Caratterizzazione delle proprietà di flusso del PET a diverse temperature
Il polietilene tereftalato (PET) è un polimero termoplastico della famiglia dei poliesteri che viene prodotto tramite policondensazione. Il PET è processato in diversi modi e ha un ampio range di utilizzi: le applicazioni più comuni sono la produzione di tutte le tipologie di bottiglie di plastica (tramite soffiaggio a iniezione) e la conversione in fibre tessili. Fin dagli anni 50 dello scorso secolo, il PET è stato utilizzato anche per produrre film sottili, conosciuti con il nome di Mylar e grazie alle sue proprietà quali resistenza alle crepe, agli strappi e alle sue proprietà idrofobiche, viene largamente impiegato come materiale per l’abbigliamento sportivo.
Il polietilene tereftalato (PET) è un polimero termoplastico della famiglia dei poliesteri che viene prodotto tramite policondensazione. Il PET è processato in diversi modi e ha un ampio range di utilizzi: le applicazioni più comuni sono la produzione di tutte le tipologie di bottiglie di plastica (tramite soffiaggio a iniezione) e la conversione in fibre tessili. Fin dagli anni 50 dello scorso secolo, il PET è stato utilizzato anche per produrre film sottili, conosciuti con il nome di Mylar e grazie alle sue proprietà quali resistenza alle crepe, agli strappi e alle sue proprietà idrofobiche, viene largamente impiegato come materiale per l’abbigliamento sportivo. Anche nell’industria alimentare il PET è ampiamente utilizzato come materiale per gli imballaggi, poiché può essere processato in uno stato amorfo ed in questa forma è assolutamente acromatico e altamente traslucido. Inoltre, il PET trova anche utilizzo nell’industria biomedicale come materiale di base per gli impianti di vasi sanguigni. La temperatura di transizione vetrosa del PET è di circa 80 °C; a circa 140 °C passa allo stato cristallino e il suo punto di fusione è compreso tra 235 °C e 260 °C.
Il polietilene tereftalato è lavorato mediante estrusione a caldo e successivamente viene allungato fino a 6 volte la lunghezza originale per formare un filo continuo ad alta resistenza. Per realizzare un prodotto di una qualità costante, è nel miglior interesse del produttore conoscere come le caratteristiche di flusso del polimero fuso cambiano in funzione della temperatura e della velocità di taglio.
Il PolyLab™ QC Modular Torque Rheometer di Thermo Scientific™ HAAKE™ offre un metodo rapido e affidabile per investigare queste caratteristiche di flusso. Al contrario dei tradizionali reometri capillari, i campioni vengono misurati con un estrusore da laboratorio sotto condizioni simili a quelle incontrate durante la lavorazione. Grazie al principio di misurazione continua, è possibile evitare gli effetti della degradazione del materiale sui risultati della misura.
HAAKE PolyLab QC Modular Torque Rheometer
Materiali e metodi
Configurazione di prova
HAAKE PolyLab QC equipaggiato con:
- Estrusore monovite HAAKE Rheomex da 19 mm e L/D = 25
- Vite con rapporto di compressione 3:1
- Trafila capillare a sezione circolare con diametro da 1,5 mm e L/D = 20
- Riscaldatore ad anello
Temperature
Risultati e discussione
I dati della prova sono stati elaborati con HAAKE PolySoft Capillary Software.
Il diagramma 1 mostra le curve di flusso (sforzo di taglio vs. velocità di taglio) e il diagramma 2 mostra le curve di viscosità (viscosità vs. velocità di taglio).
Le curve mostrano il tipico effetto shear thinning dei polimeri, con l’influenza della temperatura che diminuisce all’aumentare delle velocità di taglio. Questo significa che la viscosità è indipendente dalla fluttuazione della temperatura ad alte velocità di taglio.
Shear stress vs shear rate
Viscosità vs shear rate
Conclusioni
Ricapitolando, possiamo dire che il comportamento in flusso di un polimero fuso può variare a seconda delle diverse temperature di processamento e questo diventa evidente specialmente a basse velocità di taglio. Con l’aumentare della velocità di taglio questa influenza diventa sempre meno importante e ad alte velocità di taglio si può quasi trascurare l’effetto della temperatura.
Il sistema HAAKE PolyLab QC di Thermo Fisher Scientific offre una piattaforma versatile che permette ai clienti di valutare questi effetti in condizioni simili a quelle del processo di produzione.
