Способ контроля качества окрашивания термопластичных полимерных материалов Советский патент 1986 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к способам контроля качества пластмасс, в частности к контролю качества окрашивания термопластов низковязкими смесями - выпускными формами красителей и пигментов. Способ может быть использован также для установления оптимального режима смешения расплава полимера с красителем, выбора или проектирования оборудования для смешения с целью получения изделий с требуемым качеством окрашивания. Целью изобретения является упроще ние и ускорение способа контроля качества окрашивания термопластичных полимерных материалов. Образед окрашенного полимера в ви де гранул, порошка, крошки и т.п. по мещают в нагретую до температуры испытаний экструзионную камеру вискози метра, выдерживают в ней в течение времени, необходимого для расплавле ния и равномерного прогрева образца до температуры испытания, задают оп ределенное давление в камере вкскоз метра или скорость движения поршня, соответствуюн(ие выбранным напряжению сдвига или скорости сдзига, и, пропуская расплав полимера через капилляр вискозиметра, многократно (не ме нее 20 раз) проводят единичные для заданного объема порции расплава полимера определения вязкости расплава путем измерения объемного расхода или давления экструзии. Аналогичным образом проводят испытания эталонного образца. В качест ве эталонного образца используют исходный неокрапгенный полимер. .Вязкость расплава единичной порции полимера i|; рассчитывают по формуле ( ) , ,-, /I 128-L Q где D - диаметр капилляра (М); L - длина капилляра .(М) ; PL - давление экструзии в процессе измерения Ша); Qi - объемный расход в процессе измерения (м-/с). Значение дисперсии вязкости S вы числяют по формуле 5 -&-ekJJi, (2) п- 1 где 1 - среднее арифметическое знач ние вязкости расплава образ ца, рассчитанное из данных единичных измерений (Па-с), п - число единичных измерений. 132 Рассчитывают отношение дисперсий вязкости расплава испытуемого и эталонного образцов где К - коэффициент качества окрашивания; дисперсия вязкости расплава испытуемого окрашенного образца (Па- с)- ; Q,- дисперсия вязкости расплава эталонного образца (Па-с) Качество окрашивания полимера выпускными формами красителей и пигментов оценивают по величине Отношения дисперсий вязкости расплава испытуемого и эталонного образцов К. Качество окрашивания полимерного материала считается достигшим эталона, если К будет не более 1. Пример 1. Образец окрашенного полимера получают смешением 100 г гранул АБС-пластика марки АБС-М с вязкостью расплава 2,02-10 Па-с (, напряжение сдвига 0,28 МПа) и 1,5 г (1,5 мас.% от АБС) крошки выпускной формы СКП-ПС 802 (цвет под антрацит) с вязкостью расплава 1,4-10 Па.с (180°С, напряжение сдвига 0,28 МПа). Смешение проводят встряхиванием вручную при комнатной температуре в течение 5 мин. I. - .. Для измерения вязкости полученной) смеси используют капиллярный вискозиметр постоянного давления. В камеру вискозиметра загружают образец объемом 3 см-. Температура испытаний составляет (температура размягчения АБС-М - 130°С). Выдержка при температуре испытаьсий для расплавления и равномерного прогрева образца 30 мин. Расплав пропускают через капиляр вискозиметра длиной 10 мм и диаметром 1 ,07 мм. Давление экструзии 10 МПа, что соответствует выбранному постоянному напряжению сдвига 0,28 МПа. Для примененного вискозиметра постоянного давления при единичном измерении вязкости расплава экспериментально определяемой величиной является время истечения tj порции расплава объемом ,004 см, по которому рассчитывают объемный расход 0 -- . Часть измеренных в 11. опыте величин t; приведена в таблице.

Расчет единичных значений вязкости ведут по формуле (1)

h JT-D- ( Р ч , ЭТ-Р Pt . li 128-L Q l . 128-L.V 1 - 3,14(1,07)- IQ-.IO .ti 128-10- ,4.10- lO-b 8,04.,04-10 -2,3 l,85lb (Па-с);

8,04 ,7«2,1710 (Па-с);

.1,,04-10 -1,,53-10 (Па-с)

Рассчитывают среднеарифметическое значение вязкости

(1,85+2,17+...+1,53)10

2,17-10 (Па-с).

Для полученных значений вязкости рассчитьтают дисперсию вязкости по формуле (2)

- & (li-Л)5,

(Г,85-2,17)4(2,17-2,14) +

, я + ... + (1 ,53-2,17) Ю

148

38,27-10 (Па-с)2 . Аналогично проводят измерения и следующие расчеты для неокрашен1 ого эталонного образца (полимер АБС-М): 1,8,04-10 2,,93-10 (Па-с)

Ч,,04 2,,09-10 (Па-с)

Я - (1,93+. ..+2,09)- Ю 180 2,09-10 (Па-с)

W СО.93-2,09) +...+ о, - --18ПЧ2,09-2.09)ММО 1,66-10-(Па. сУ

Коэффициент качества окрашивания рассчитывают по формуле (3) . S« 38,27.10

- 1,66-10 - ° Качество окрашивания оценивают по величине коэффициента К. В данном примере рачение К много больше 1,, что указывает на значительно худшее по сравнению с эталоном качество смешения полимера АБС-М с выпускной формой СКП-ПС 802.

20

Формула изобретения

Способ контроля качества окрашивания термопластичных полимерных материалов путем измерения и сравнения степени однородности окрашенного и эталонного образцов, отличаюш и и с я тем, что, с целью упрощения и ускорения способа, окрашенный и эталонный образцы раздельно загружают в камеру вискозиметра, расплавляют, пропускают через капилляр вискозиметра, измеряют вязкость продавливаемых порций расплава равного объема, рассчитывают дисперсии вязкости расплава окрашенного и эталонного образцов и их соотношение, характеризующее степень однородности окрашенного материала, причем качественно окрашенному полимерному материалу соответствует значение указанного отношения не более 1.

Изобретение относится к области контроля качества пластмасс, в частности качества окращивания. Цель изобретения - упрощение и ускорение, способа контроля. Способ включает измерение дисперсии вязкости образца и эталона. Сравнения этих дисперсий.