탄성중합체와 고무에 대한 모세관 유동계(Capillary Rheometer) 시험

플라스틱 시장에서는 TPE나 합성 고무의 일반적인 사용의 영향으로 열가소성 수지 탄성중합체의 수요 증가를 보이고 있습니다. 이러한 재료는 고무 같은 재료의 독특한 특성과 열가소성 수지 제품의 표준 공정 기술을 합쳐 디자인되었습니다. 그러므로 산업에서는 큰 흥미를 보이고 있습니다. 사출성형처럼 높은 생산성을 지닌 공정이 성공적으로 적용될 수 있기 때문입니다. 복잡한 모양, 여러 가지 재료를 사용한 부품, 그리고 코팅된 부품들을 다채롭고, 부드러우며, 내수성과 화학 저항성을 지닐 수 있도록 하면서도 빠른 생산률로 얻을 수 있습니다.

우리는 이러한 재료들에 ISO 11443과 ASTM D3835 방법의 적용 가능성을 확인하고, 공정의 변수에 대한 정보를 제공하기 위하여 CEAST Smart Rheo 모세관 유동계를 이용하여 몇몇의 사출 성형으로 평가된 합성 고무를 시험하였습니다. 우리는 광범위한 소프트웨어와 마지막 특성을 포함한 다른 샘플들을 모았습니다.:SEBS (Styrene Ethylene Butylene Styrene), TPU (Thermoplastic Poly-Urethane), EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), NBR (Nitrile Butadiene Rubber). 시험에 쓰이는 CEAST SR50 모세관 유동계는 표준 15-mm 지름의 배럴과, 압력 센서(최고 범위 10에서부터 200MPa), 1-mm 지름의 모세관 금형(die)과 같은 장비를 갖추고 있습니다. 합성 고무는 광물분말로 충진될 수 있으며, 상당히 높은 점도에 이를 수 있습니다. 그러므로 이러한 시험에 쓰이는 전형적인 유동계는 높은 힘을 견딜 수 있는 용량을 지니고 있습니다(200 MPa 또는 29,000 psi까지, 낮은 범위는 낮은 점도에 쓰여집니다.). 원뿔 모양의 주입구를 지닌 모세관 금형(capillary die)은 고충진 재료에 적합한 선택일 것입니다.

모세관 유동계 시험에 선호되는 샘플의 모양은 알갱이(낟알) 모양입니다; 두 샘플은 블록 모양에서 시험 배럴에 고르게 맞도록 작게 잘라집니다. 이러한 자르는 과정에서는 질적으로 특성이 저하되지 않도록 하기 위해 열과 기계적 응력을 최소한의 양으로만 발생시는 것이 중요합니다. 시험 온도 선택을 위해선 샘플을 공급받은 같은 회사가 알려주는 전형적인 공정 온도를 참고로 합니다. SEBS는 190°C에서, TPU는 205°C, EPDM은 60~120°C, NBR은 60~120°C입니다. 우리는 마지막 두 샘플에 관하여 온도에 따른 점도와 최적의 공정 조건을 만들어낼 수 있는 부가적인 분석을 연구하기 위해 전체 공정 윈도를 조사하기로 하였습니다.

모든 샘플은 50 1/s에서 시작하여 20년의 전단속도를 넘어 표준 시험 과정마다의 단계 시리즈까지 반복적인 결과를 얻을 수 있도록 시험할 수 있습니다. 보유하고 있는 낮은 점도의 EPDM은 어떠한 불안정한 흐름의 현상도 나타내지 않고 90°C 에서 35,000 1/s까지 도달하며, 특히 높은 전단에서 안정된 것으로 증명됩니다. 점도는 온도가 10°C 증가할 때 거의 10%만큼 감소되는 것으로 결과가 나타났습니다.