การวัดวิทยากระแสแบบแคพิลลารีของเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์สำหรับการผลิตยางล้อ: การทดสอบความหนืดและการบวมตัวที่ปลายดายตามมาตรฐาน ISO 11443

เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติทางกลคล้ายกับยางเทอร์โมเซต แต่สามารถแปรรูปได้โดยใช้วิธีการที่ออกแบบมาสำหรับเทอร์โมพลาสติกมาตรฐาน เช่น การรีดขึ้นรูป (Extrusion) และการฉีดขึ้นรูป (Injection molding) นอกจากนี้ ยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ง่ายและมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก เครื่องวัดวิทยากระแสแบบแคพิลลารีเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์สำหรับการกำหนดลักษณะการไหลของเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ นอกเหนือจากการกำหนดกราฟความหนืดเทียบกับอัตราเฉือนแล้ว การศึกษาลักษณะการบวมตัวของวัสดุที่ถูกรีดออกมาก็มักจะมีประโยชน์เช่นกัน ซึ่งสามารถทำได้ด้วยอุปกรณ์เลเซอร์เสริมสำหรับการวัดการบวมตัว

ผู้ผลิตยางล้อรายหนึ่งที่มีความสนใจในการศึกษาคอมพาวด์เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ได้ส่งมอบคอมพาวด์เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ซึ่งประกอบด้วยอีลาสโตเมอร์, คาร์บอนแบล็ค และสารเติมแต่งในรูปแบบแผ่นเรียบมาให้เรา เราได้ทดสอบคอมพาวด์นี้ตามมาตรฐาน ISO 11443 บนเครื่อง CEAST SR20 ซึ่งเป็นเครื่องวัดวิทยากระแสแบบแคพิลลารีชนิดสองลำกล้อง (เส้นผ่านศูนย์กลางลำกล้อง 15 มม.) ที่ติดตั้งโหลดเซลล์ขนาด 20 kN การทดสอบดำเนินการที่อุณหภูมิลำกล้อง 100°C เราตัดแผ่นเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์เป็นชิ้นเล็กๆ เพื่อป้อนเข้าลำกล้องอย่างสม่ำเสมอ ปล่อยให้วัสดุอุ่นล่วงหน้า และอัดวัสดุด้วยแรง 2400 N จากนั้นเราจึงให้วัสดุที่หลอมละลายผ่านอัตราเฉือนระหว่าง 1 ถึง 2000 s⁻¹ ผ่านดายแคพิลลารี การทดสอบถูกตั้งค่าและควบคุมโดยใช้ซอฟต์แวร์ CEASTVIEW (VISUALRHEO)

ชิ้นงานทดสอบทั้งหมดแสดงพฤติกรรมแบบ non-Newtonian โดยมีความหนืดตั้งแต่ 100,000 Pa.s ที่อัตราเฉือน 1 s⁻¹ ไปจนถึง 800 Pa.s ที่ 1000 s⁻¹ เราสังเกตพบว่า 1000 s⁻¹ เป็นอัตราเฉือนที่วิกฤตสำหรับคอมพาวด์นี้ ซึ่งหากสูงกว่านี้การรักษาความดันให้คงที่ทำได้ค่อนข้างยาก มีการใช้การแก้ไขค่าแบบ Bagley ตลอดการทดสอบ โดยรวมแล้ว วัสดุแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการทำซ้ำและความสามารถในการผลิตซ้ำของผลลัพธ์ที่ดี

การบวมตัวที่ปลายดาย (Die swell) คือแนวโน้มของวัสดุที่จะขยายตัวเมื่อออกจากดายแคพิลลารี ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับคอมพาวด์ยางล้อ เนื่องจากหากมีการบวมตัวมากเกินไปอาจส่งผลกระทบต่อกระบวนการผลิตขั้นต่อไปและความสม่ำเสมอของขนาดของชิ้นงานที่รีดขึ้นรูป เราได้ดำเนินการทดสอบการบวมตัวที่ปลายดายโดยใช้ระบบเลเซอร์วัดการบวมตัวของ CEAST ในช่วงอัตราเฉือนเดียวกัน ผลลัพธ์จะแสดงในกราฟ SQC ควบคู่ไปกับกราฟความหนืดเทียบกับอัตราเฉือน ซึ่งแสดงให้เห็นพฤติกรรมการบวมตัวที่ปลายดายที่สม่ำเสมอ และยืนยันความสามารถในการทำซ้ำของผลลัพธ์ในชิ้นงานทดสอบต่างๆ