Tok nízkomolekulárních kapalin je jednoznačně charakterizován viskozitou, ovšem v případě polymerních kapalin má značný význam elastická složka toku. Tok polymerů má většinou laminární charakter, přesto však dochází k jevům, které se při laminárním proudění nízkomolekulárních kapalin nepozorují, jako např. promíchávání hmoty během proudění, vznik nehomogenního toku apod. Příčinu těchto jevů třeba hledat právě v nenewtonovském charakteru toku a v existenci elastické složky toku, která je zodpovědná mimo jiné za vznik normálových napětí.
Die Swell (narůstání za hubicí)
Pokud normálová napětí vznikající během vynuceného toku polymeru v uzavřeném prostoru nestihnou relaxovat, po odstranění vnějších sil způsobujících vznik normálových napětí dochází k jejich relaxaci, což má v praxi za následek změny tvaru formovaného polymeru. V případě, že polymer je vytlačován přes hubici kruhového průřezu, dochází v důsledku relaxace normálových napětí ke zvětšení průměru vytlačovaného profilu. Zvětšení rozměrů vytlačovaného profilu oproti rozměrům dutiny hubice se nazývá narůstání za hubicí (Die Swell).
Měření Die Swell je jedním z mnoha dostupných doplňků pro sérii kapilárních reometrů GÖTTFERT.
Pomocí výškově nastavitelné laserové měřící hlavy je možné měřit narůstání za hubicí (viz schéma vpravo) a optimalizovat proces a kontrolu kvality výroby ve společnostech věnujících se zpracování polymerů.
Žraločí kůže (Shark Skin)
Kromě toho se projevuje i efekt známý jako tvarová paměť. Makromolekula si pamatuje původní rovnovážný stav před elastickou deformací a po odstranění sil, které deformaci způsobily, se snaží vrátit do původního stavu. Pokud elastická složka deformace nestihla zrelaxovat během doby zpracování polymeru ve zpracovatelském zařízení, lze očekávat některý z elastických post zpracovatelských efektů, jako například již zmíněné narůstání za hubicí nebo znehodnocení povrchu vytlačovaného profilu, tedy tzv. žraločí kůže (porovnání efektu žraločí kůže a hladkého povrchu na obrázku vlevo).
Shark-Skin nastává při extruzi plastů, elastomerů nebo potravin a projevuje se v důsledku narůstajícího smykového napětí, což má za následek vznik drsného povrchu nebo v tomto případě vznik povrchu podobnému žraločí kůži. Kapilární reometry společnosti GÖTTFERT vybavené Add-on Shark-Skin nabízejí možnost rozpoznat tato kolísání tlaku v kapiláře pomocí vysoce přesných a velmi rychlých senzorů. Maximální smykovou rychlost nebo deformaci, při které není viditelný žádný efekt žraločí kůže, a povrch extrudátu je stále hladký, lze určit pomocí častějších fluktuací tlaku. Tento efekt je pak možné rozpoznat na základě počátečních výkyvů tlaku. Přesné stanovení této maximální smykové rychlosti poskytuje možnosti optimalizace procesu zpracování.
Kapilární reometry GÖTTFERT
Kapilární reometry od společnosti GÖTTFERT nabízejí možnost identifikovat efekty vznikající v důsledku nestabilního toku polymerní taveniny. To jejich uživatelům umožňuje optimalizovat procesy zpracování polymerů.
Zdroj: ALEXY, P. Procesy spracovania polymérov. Nakladateľstvo STU, Bratislava, 2011, str. 23.
