แม่พิมพ์ (วิทยาศาสตร์การไหล)
แม่พิมพ์คือชิ้นส่วนทึบที่ทำจากเหล็กกล้าแข็งหรือทังสเตนคาร์ไบด์ ซึ่งถูกกลึงอย่างละเอียดให้เป็นรูปทรงกระบอก ก่อนที่จะเจาะรูทรงกระบอก (แคปิลลารี) ผ่านตรงกลาง โดยปกติใช้เทคนิคการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้า คำว่า 'แคปิลลารี' บางครั้งใช้เพื่อหมายถึงแม่พิมพ์ทั้งชิ้น แม่พิมพ์สามารถทำจากวัสดุต่างๆ เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม (Stavax) หรือโลหะผสมนิกเกิล (Hastelloy) สำหรับใช้กับตัวอย่างที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ตัวอย่างที่ทดสอบจะไหลออกผ่านแคปิลลารี แม่พิมพ์สำหรับวิทยาศาสตร์การไหลใช้ในเครื่องมือวัดการไหลของพลาสติกหลอมเหลวและรีโอมิเตอร์แบบท่อแคปิลลารี แม่พิมพ์มีหลากหลาย "รูปทรง" เพื่อให้เหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกันและตรงตามข้อกำหนดของมาตรฐานต่างๆ
แม่พิมพ์ถูกอธิบายด้วยความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของแคปิลลารี และรูปร่างของทางเข้าแคปิลลารี แม่พิมพ์มักถูกอธิบายด้วย 'อัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง' หรือ 'L/D' และมุมทางเข้า: เช่น ถ้าความยาวของแคปิลลารีคือ 20 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางคือ 1 มม. โดยมีทางเข้าเป็นรูปกรวยเปิด 90° จะถูกอธิบายว่าเป็นแม่พิมพ์ที่มีแคปิลลารีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม., L/D = 20, ทางเข้าทรงกรวย 90° ทางเข้าแบบแบนจะมีค่าเท่ากับ 180° แม่พิมพ์พิเศษสามารถถูกกลึงให้มีแคปิลลารีที่สั้นมาก โดยปกติอยู่ในช่วง 0.25 มม.: เรียกว่า 'แม่พิมพ์รูเปิด' หรือ 'แม่พิมพ์ความยาวศูนย์' และสามารถใช้สำหรับการวัดความดันตกที่ทางเข้าโดยตรง
แม่พิมพ์มาตรฐานสำหรับการทดสอบการไหลของพลาสติกหลอมเหลวมีแคปิลลารีที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.095 มม. และความยาว 8 มม. โดยมีทางเข้าแบบแบน วิธีการพิเศษเรียกร้องแม่พิมพ์ที่ยาวกว่า และมีทางเข้าทรงกรวยด้วย (ASTM D3364 สำหรับการทดสอบ PVC)
แม่พิมพ์สำหรับรีโอมิเตอร์แบบท่อแคปิลลารีมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่น้อยกว่า 0.5 มม. ถึงมากกว่า 2 มม. จาก 'ความยาวศูนย์' ไปจนถึง 40 มม. หรือมากกว่า รูปร่างทางเข้าโดยปกติเป็นแบบแบนหรือทรงกรวย 90°
มาตรฐานแนะนำสำหรับการแก้ไขแบบ Bagley ให้ใช้แม่พิมพ์อย่างน้อยสองแบบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแคปิลลารีเท่ากันแต่ความยาวต่างกัน ในขณะที่การรวมกันแบบอื่นๆ จำเป็นสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน (เช่น แม่พิมพ์สองชิ้นที่มี L/D เท่ากันสำหรับการประเมินการลื่นไถลที่ผนังแบบ Mooney)
เอกสารอ้างอิง
- ISO 11443: 2005 "การกำหนดความไหลลื่นของพลาสติกโดยใช้รีโอมิเตอร์แบบท่อแคปิลลารีและแบบช่องแคบ"
- ISO 1133:2005 "พลาสติก - การกำหนดอัตราการไหลของมวลหลอมเหลว (MFR) และอัตราการไหลของปริมาตรหลอมเหลว (MVR) ของเทอร์โมพลาสติก"
- ASTM D3835-09 "วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับการกำหนดคุณสมบัติของวัสดุพอลิเมอร์โดยใช้รีโอมิเตอร์แบบท่อแคปิลลารี"
- ASTM D1238-10 "วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับอัตราการไหลของเทอร์โมพลาสติกโดยใช้เครื่องวัดการไหลแบบอัดรีด"