Способ измерения давления расплава полимера при истечении на выходе из капиллярного канала Советский патент 1983 года по МПК G01L11/00 

Изобретение относится к технике изучения реологических свойств расплавов полимеров.

При расчетах гидродинамических характеристик потоков расплавов полимеров имеется ряд соотношений, связывающих величину остаточного давления на выходе из капилляров с их геометрическими размерами - углом входа, отношением длины к диаметру, соотношением диаметров резервуара и капилляра, а также напряжениемсдвига и разностей нормальных напряжений и условиями экструзии, т.е. температурой расплава и скорортью сдвига, и со степенью разбухания струи. Давление на выходе из канала и степень разбухания взаимосвязаны.

Показателем степени разбухания струи полимера является коэффициент разбухания, который определяется как отношение диаметра выходящей струи (экструдата) к диаметру канала.

Известен способ измерения давления заключающийся в том, что на чувствительном элементе, находящемся в контакте с контролируемой средой, создают давление газа, возвращающее его в. нулевое положение, и измеряют это давление .

Однако этим способом измерить давление 1епосредственно на выходе из канала практически невозможно. Поэтому при необходимости оценки давления на выходе из канала для характеристики свойств исследуемой жидкости прибегают к графическому методу, экстраполируя значения давлений в точках, расположенных по возможности

10 ближе к выходу, к торцу капилляра.

Известен тркже способ измерения давления на выходе из капилляра, который осуществляется при напорном, установившемся режиме течения расплавов полимеров. Созданное общее давление в резервуаре перед входом в капилляр измеряют датчиком давления.

Кроме того, изкюряют давление по

20 длине капилляра в отдельных точках. По полученным данным распределения давлений путем экстраполирования определяют давление на выходе из капилляра 2.

25

Недостатком указанного способа является невысокая точность измерения давления на выходе, вызванная наличием застойных зон в капилляре в местах установки чувствительных.

30 элементов датчиков давления, что повышает ошибку измерения нормальных напряжений на стенке капилляра и, следовательно, величину давления на выходе. Кроме того, способ требует значительных трудозатрат, связанных с построением .графических зависимостей для экстраполирования, и сложного приборного оборудования. Целью изобретения является повышение точности и упрощение процесса измерения за счет исключения необходимости экстраполирования давлений по длине канала. Указанная цель достигается тем, что при измерении давления расплавов на выходе из капиллярного канала помимо измерения давления перед входом в канал, выходящую струю расплава направляют в герметичную камеру с прозрачными стенками, повышают давление в этой камере,наблюдают уменьшение диаметра струи и в момент уравнивания его с диаметром канала измеряют давление в герметичной камере. На чертеже изображена схема устройства для осуществления способа. Устройство состоит из цилиндра 1 высокого давления, в котором расплав ляется полимер 2 и продавливается по шнем 3 с помощью сжатого воздуха че )рез капиллярный канал 4, закрепленны в цилиндре зажимной гайкой 5. К каналу 4 с помощью резьбы присоединена четырехгранная герметичная .камера 6 с прозрачными стенками 7 и отсчетной измерительной линейкой 8. В камере б предусмотрены отверстие для отбора экструдата, которое герметично закрывается гайкой 9, и вентиль 10 для сброса давления сжатого воздуха в атмосферу. Сжатый вбздух подводится в камеру с помощью патруб ка 11 и давление его фиксируется образцовым манометром 12. Для более точного измерения диаметра экструдат предусмотрено освещение 13. Способ измерения давления заключается в следующем. Обогревают цилиндр 1 высокого давления и зону, где установлен исследуемый канал 4, с помощью системы термостатирования. Температура обогрева должна соответствовать заданной емпературе расплава полимера при экструзии.Так,например,температура экструзии ПЭВД в пределах 403-463 К. Подают сжатый воздух или азот в цилиндр 1 для продавливания исследуемого расплава полимера 2. Подаваемое давление сжатого воздуха в цилиндр 1 ц давление перед входом в канал 4 измеряют манометрами. В момеит выхода струи полимера из канала 4 повышают давление в герметичной камере 6 для сжатия и устраг нения разбухания экструдата. В процессе повышения давления в камере б измеряют |щаметр струи отсчетной линейкой 8 и в момент равенства его диаметру канала 4 измеряют давление в камере с помощью манометра 12. Это давление соответствует давлению струи полимера на выходе из капиллярного кангша. При осуществлении способа необходамо соблюдать, чтобы режим течения расплавов полимеров в канале был установившийся, ламинарный, изотермический, а давление перед входом в канал соответствовало давлению, которое используется при экструзии полимеров. При этом температура экструзии выбирается в пределах от температуры п авления пЪлимера до температуры жадтупления термодеструкции., П р им ер.. Измерения рроводились с расплавом полистирола при температуре 483 К при различных давлениях перед входом в капиллярные каналы с отношениями 1/С. 11 и .30 при 13 . fe мм, где L - длина канала, D -/ диаметр канала. Результаты испытания приведены в таблице.

0,4 0,6 0,8 0,9

1Д

0,4 0,6 0,8 1,0

1,1