Способ оценки текучести полимерного материала

 

Союз Советскмх

Соцмалисткческмх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii775665 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Зи я нлеио 16,10,78 (2 I ) 2674173/18 25

Э (5I ) M. Кл. с присоединением заявки Ж

G 01 N ll/08

Государставнный комитет (23) Приоритет по делам изобретений н открытий

Опубликовано 30.10.80. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 30.10.80 (53) УДК 532.137 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. С. Конгаров и Ф, Б. Губер (71) Заявитель. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕКУЧЕСТИ

ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области испытания материалов путем определения их текучести, а именно, к способам оценки поведения полимерных материалов при их деформировании в вязко-текучем состоянии.

Известен способ оценки текучести полимерных материалов путем деформирования их в зазоре между врашаюшимся ротором и камерой. Скорость деформации сдвига определяется скоростью вращения ротора и величиной зазора меж а ду ротором и камерой. При испытании полимерного материала иэ величины момента сопротивления вращению рассчитывается напряжение сдвига. Последовательно проводя испытания при различных задаваемых скоростях вращения ро15 тора и измеряя соответствующие моменты сопротивления вращению, можно определить зависимость межпу напряжением сдвига и скоростью деформации и построить их графическую зависимость в виде так называемой "кривой течения" (11.

В качестве прототипа выбран способ оценки текучести полимерного материала методом капиллярной вискозиметрии, при котором полимерный материал продавливается через канал крутлого сечения(2). Последовательно проводя испытания при различных скоростях течения полимерного материала и измеряя соответствующие усилия продавливания, получают набор экспериментальных данных, по которым рассчитываются значения напряжения сдвига и скорости деформации и производится построение кривой течения".

Основным недостатком известных способов является необходимость проведения нескольких (не менее пяти) последовательнь|х испытаний полимерного материала для получения набора экспериментальных данных, достаточных для построения графической зависимости напряжение сдвига — скорость деформации. учитывая необходимость прогрева каждой дозы материала до температуры йспытания; известные способы длительны и трудоемки. Кроме того, применение набора проб материала при испытании при большой неоднородности таких многокомпонентных полимерных материалов, как например резиновые смеси, приводят к раэбросу экспериментальных данных, усугублянпиемуся

3 77 возможными колебаниями тел1пературного режима при последовательных испытаниях. В итоге графическая зависимость: напряжение сдвига — скорость деформации представляет собой некоторую усредненную кривую. При необходимости увеличения числа экспериментальных данных время испытания пропорционально уведичивается.

Целью изобретения является сокращение времени испытания при получении зависимости: напряжение сдвига — с к орос ть деф ормации.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе оценки текучести полимерного материала путем продавливания его через канал, одновременно с продавливанием полимерного материала по каналу прикладывают дополнительную силу, перпендикулярную направлению течения полимера.

На фиг. 1 — 3 приведены принципиальные схсмы устройств для реализации предлагаемого способа оценки текучести полимерного материала; на фиг. 4 — кривая зависимости: напряжение сдвига — скорость деформации, получаемая по предлагаемому способу.

При экспериментальном сравнении существующего и предлагаемого способов оценки теку.чести полимерного материала использовалась в качестве объекта испытания резиновая смесь . на основе каучука СКЛС вЂ” ЗОАРМ--15.

Определения текучести полимерного материала по предлагаемому способу осуществляются следуюшим образом.

Заготовку полимерного материала помегцают в цилиндр 1, где она нагревается до температуры испытания. Затем плун>кером 2 продавливают полимерный материал через канал 3 с помощью усилия Р,. После достижения стационарного режима течения, через подви>кную сторону 4 канала прикладывают лополнительну::0 силу Р . Под действием силы Р, происходит уменьшение площади поперечного сечения потока полимерного материала. При этом увеличивается скорость течения полимерного материала по каналу, увеличивается усилие продавливания

Р,, что фиксируется каким-либо известным силоизмерительным устройством и записывается на вторичном приборе-самописце, Так как ско1 рость движения диаграммной ленты увеличивается пропорционально изменению скорости течения полимерного материала по каналу, а уси° лие Р, — пропорционально напряжению сдвига, то прибор вычерчивает сразу кривую течения.

Пример. По предлагаемому способу оценивалась текучесть резиновой смеси на основе каучука CKMC — ЗОЛРКМ вЂ” 15 путем помещения ее в цилиндр и продавлйвания через фильеру. Время прогрева резиновой смеси весом

80 г до рабочей температуры испытания 115 С составляло 10 мин, а время продавливанин со566»

4 ставляло 2 мин. Суммарное время испытания составило 12 мин. Зазор в рабочем канале первоначально составлял,8 мм (фиг, 1) . Прикладывалась дополнительная сила P-„изменяющая рабочий зазор и равная 250 кгс. Под действием силы Р рабочий зазор, расположенный перпендикулярно оси цилиндра, уменьшался от высоты 2,8 мм в начале испытания до О,б мм в конце испытания. Это соответствовало изменению средней скорости деформации (течения) смеси при продавливании от 1,5 с в начале испытания ло 30 с 1 в конце испытания. С изменением рабочего зазора увеличивалась сила

Р, и ее изменение в процессе испытания оценива locb электрическим дистанционным манометром и вторичным прибором-самописцем.

Указaííüï1r полимерный материал (резиновая смесь) испытывался известным способом на капиллярпом вискозиметре Р— 33 фирмы "Макклоу--Смит (Англия). Зля охвата диапазона скоростей течения задавались четыре скорости продав;швания материала и использовались капилляры двух диаметров (2 и 3 мм). При постоянной скорости течения измерялось усилие продавливания и пересчитывались данные на соответствующие скорости и напряжения сдвига.

Последовательно проведя семь измерений, получили семь точек "кривой течения". Температура испытания была 115 С, время прогрева од30 ного образца — 10 мин. Время продавливания—

1 мин. Всего было затрачено: на измерения—

77 мин, на обработку данных и построение кривой течения — ЗО мин. Итого весь процесс испытания потребовал 107 мин.

Таким образом, предлагаемый способ испытания текучести полимерного материала сократил время испытания в 9 раз.

Формула изобретения

pg

Спосоо оценки текучести полимерного материала путем продавливания его через канал и получения зависимости: усилие продавливания— скорость течения в исследуемом диапазоне скоростей течения. отличающийся тем, что, с целью экспрессности способа, к материалу одновременно прикладывают силу, перпендикулярную направленик> потока.

50 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Белкин И. М., Виноградов Г. В., Леонов A. И, "! отационные приборы, М., "Машиностроение", 1968, с. 117-120.

2. Энциклопедия полимеров, М„ Советская энциклопедия", 1972, т. 1, с. 471 -478 (прототип).

775665

3/,с 1

0 15

1-оставитель В. Филатова

Техред И. Асталош Корректор М. Коста.

Редактор Н. Коляда

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7735/59 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СГСР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5