Die Steuerung ist die Hardwarekomponente, die den Prüfrahmen und alle Zusatzgeräte in Ihrem Prüfsystem steuert. Verschiedene Steuerungen verfügen über unterschiedliche Prüffähigkeiten. Beispiele sind die Steuerungen 3300, 4400, 5500, 5800 und 8800.

Eine Düse ist ein massives Stück gehärteten Stahls oder Wolframkarbids, das fein in eine zylindrische Form bearbeitet wird, bevor ein zylindrisches Loch (Kapillare) durch seine Mitte gebohrt wird, normalerweise mit Hilfe von Elektroerosionsverfahren. Der Begriff „Kapillare“ wird manchmal verwendet, um die gesamte Düse zu bezeichnen. Düsen können aus verschiedenen Materialien wie Edelstahl (Stavax) oder Nickellegierungen (Hastelloy) zur Verwendung mit korrosiven Proben hergestellt werden. Die zu prüfende Probe fließt durch die Kapillare. Düsen für die Rheologie werden in Schmelzflussinstrumenten und Kapillarrheometern verwendet. Sie sind in einer Reihe verschiedener „Geometrien“ erhältlich, um verschiedenen Anwendungen gerecht zu werden und die Anforderungen verschiedener Normen zu erfüllen.

Düsen werden durch die Länge und den Durchmesser der Kapillare sowie durch die Form des Kapillareinlasses beschrieben. Düsen werden oft durch ihr „Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis“ oder „L/D“ und den Eintrittswinkel beschrieben: z. B. wenn die Kapillarlänge 20 mm und der Durchmesser 1 mm beträgt, mit einem Einlass, der aus einem 90°-Öffnungskegel besteht, wird sie als Düse mit 1-mm-Durchmesser-Kapillare, L/D= 20, konischer 90°-Einlass beschrieben. Ein flacher Einlass entspricht 180°. Spezielle Düsen können mit einer sehr kurzen Kapillare bearbeitet werden, normalerweise im Bereich von 0,25 mm: Sie werden als „Lochdüsen“ oder „Null-Längen-Düsen“ bezeichnet und können zur direkten Messung des Eingangsdruckabfalls verwendet werden.

Die Standarddüse für Schmelzflusstests hat eine Kapillare mit einem Durchmesser von 2,095 mm und einer Länge von 8 mm, mit einem flachen Einlass. Spezielle Methoden erfordern längere Düsen, auch mit konischem Einlass (ASTM D3364 für Tests an PVC).

Düsen für Kapillarrheometer haben einen Durchmesser von weniger als 0,5 mm bis mehr als 2 mm, von „Null-Länge“ bis zu 40 mm oder mehr Länge. Die Einlassform ist normalerweise flach oder 90° konisch.

Normen empfehlen für die Bagley-Korrektur mindestens zwei verschiedene Düsen mit gleichem Kapillardurchmesser und unterschiedlichen Längen, während andere Kombinationen für verschiedene Anwendungen erforderlich sind (z. B. zwei Düsen mit gleichem L/D für die Mooney-Wandgleitbewertung).

Referenzen

• ISO 11443: 2005 „Bestimmung der Fließfähigkeit von Kunststoffen mit Kapillar- und Schlitzdüsenrheometern“
• ISO 1133:2005 „Kunststoffe – Bestimmung der Schmelze-Massefließrate (MFR) und der Schmelze-Volumenfließrate (MVR) von Thermoplasten“
• ASTM D3835-09 „Standardprüfverfahren zur Bestimmung der Eigenschaften von polymeren Werkstoffen mit Hilfe eines Kapillarrheometers“
• ASTM D1238-10 „Standardprüfverfahren für Schmelzflussraten von Thermoplasten durch Extrusionsplastometer“

Ein steifer Träger, der am Lastrahmen montiert ist und durch elektromechanische Kraft nach oben oder unten bewegt wird. Die Kraft, die zum Antreiben des Querbalkens erforderlich ist, wird über die Greifer auf die Probe übertragen. Querbalken bezieht sich nur auf elektromechanische Systeme.

Das Ausmaß, in dem Gummi durch eine längere Druckbelastung dauerhaft verformt wird (ASTM D-395). Nicht zu verwechseln mit dem Tieftemperatur-Druckverformungsrest.

Kalibrierung ist der Prozess des Vergleichs eines unbekannten Werts mit einem bekannten Wert. Ein Gerät zu kalibrieren bedeutet, eine Eigenschaft dieses Geräts mit der Eigenschaft eines ähnlichen Geräts, einem sogenannten „Standard“, zu vergleichen. Am Beispiel von Wägezellen werden die zu kalibrierende Wägezelle und die Standardwägezelle in Reihe montiert und ein Lastbereich aufgebracht. Beide Wägezellen erfahren die gleiche Last, und daher sollten die Ausgabewerte idealerweise identisch sein. Ein Kalibrierungsergebnis zeigt meist eine Differenz zwischen den beiden Werten an.

Ein weitverbreitetes Missverständnis ist, dass Kalibrierung bedeutet, die Ausgabe eines Geräts so anzupassen, dass seine Leistung „innerhalb der Grenzen“ liegt. Jede Anpassung der Geräteausgabe ist von der Kalibrierung und Verifizierung getrennt und muss von einer weiteren Kalibrierung und Verifizierung gefolgt werden, um den Erfolg der Anpassung nachzuweisen.

HINWEIS: Es ist wichtig, den Begriff KALIBRIERUNG nicht mit dem Begriff „kalibrieren“ zu verwechseln, der manchmal bei Instrumenten verwendet wird, um sich auf die Einrichtung eines Messwertaufnehmers wie einer Wägezelle oder eines Extensometers für die Arbeit mit dem System zu beziehen.

Nachfolgend sind die Definitionen gemäß dem Internationalen Wörterbuch der Metrologie aufgeführt.

2.39 (6.11) Kalibrierung
Vorgang, der unter festgelegten Bedingungen in einem ersten Schritt eine Beziehung zwischen den Größenwerten mit Messunsicherheiten, die von Messstandards bereitgestellt werden, und entsprechenden Anzeigen mit zugehörigen Messunsicherheiten herstellt und in einem zweiten Schritt diese Informationen verwendet, um eine Beziehung zur Ermittlung eines Messergebnisses aus einer Anzeige herzustellen

HINWEIS 1: Eine Kalibrierung kann durch eine Aussage, eine Kalibrierfunktion, ein Kalibrierdiagramm, eine Kalibrierkurve oder eine Kalibriertabelle ausgedrückt werden. In einigen Fällen kann sie aus einer additiven oder multiplikativen Korrektur der Anzeige mit zugehöriger Messunsicherheit bestehen.

HINWEIS 2: Kalibrierung sollte nicht mit der Justierung eines Messsystems verwechselt werden, die oft fälschlicherweise als „Selbstkalibrierung“ bezeichnet wird, noch mit der Verifizierung der Kalibrierung.

Ein Kapillarrheometer ist ein Gerät zur Messung der Scherviskosität und anderer rheologischer (= Fließ-) Eigenschaften. Kapillarrheometer für Kunststoffe sind Kolben-Düsensysteme zur Messung der Viskosität von Polymerschmelzen in Abhängigkeit von Temperatur und Verformungsgeschwindigkeit. Sie können zur Prüfung von Basispolymeren, Compounds, verschiedenen Verbundwerkstoffen mit kleinen Verstärkungspartikeln oder -fasern, Ausgangsmaterialien für den Metallspritzguss und ähnlichen Materialien eingesetzt werden.

Das Grundprinzip besteht darin, dass eine thermoplastische Probe (ursprünglich in Form von Granulat, Pulver oder Flocken) durch Erhitzen verflüssigt und aus einem Zylinder durch eine Kapillardüse gepresst wird. Die Messgröße ist normalerweise der erzeugte Druck unter stationären Bedingungen. Eine Fließkurve ist die typische Ausgabe, die durch Interpolation mehrerer experimenteller Daten erhalten wird. Die Viskosität wird durch den griechischen Buchstaben „eta“ (η) dargestellt und (in SI-Einheiten) in Pascal-Sekunden (Pa·s) oder Newton-Sekunden pro Quadratmeter (N·s/m2) ausgedrückt.

Kapillarrheometer gewährleisten Testbedingungen, die die Verarbeitungsbedingungen wirklichkeitsgetreu widerspiegeln, insbesondere für Hochdruck- und Hochgeschwindigkeitstechniken wie das Spritzgießen, weshalb sie für die Prozessoptimierung von entscheidender Bedeutung sind.

Weitere rheologische Eigenschaften, die mit Kapillarrheometerdaten gemessen oder abgeschätzt werden können, sind die Dehnviskosität, die Strangaufweitung, die thermische Stabilität und das Wandgleiten. Zusätzliche Messungen können für die Wärmeleitfähigkeit, die Dichteabhängigkeit von Druck und Temperatur (pvT) und die Schmelzfestigkeit durchgeführt werden.

Quellenangaben

• Walters K. „Rheometry“, Chapman & Hall (1975)
• Ferry, J. D. „Viscoelastic Properties of Polymers“, John Wiley & Sons (1980)
• Dealy, J.M. und Wissbrun K.F. „Melt Rheology and its Role in Plastics Processing“, Van Nostrand Reinhold (1990), Chapman & Hall (1995)
• Macosko C.W. „Rheology – Principles, Measurements, and Applications“, Wiley-VCH (1994)
• Malkin A.Y. „Rheology – Concepts, Methods, & Applications“, ChemTec Publishing (2006)