PowerPoint Presentation
Polymer Rheology
PendahuluanRheology adalah bidang ilmu yang mempelajari perilaku
fluida.Karakterisasi rheology merupakan alat yang penting untuk
mempelajari distribusi berat molekul polimer, serta untuk pemecahan
masalah, mengoptimalkan, dan merancang peralatan
pengolahan.Viskositas adalah parameter bahan yang paling banyak
digunakan saat menentukan perilaku polimer selama pemrosesan.2
Pentingnya RheologyMengidentifikasi faktor-faktor yang
mempengaruhi aliran polimer.Memprediksi kondisi pemrosesan yang
kompleks.Berhubungan dengan parameter kualitatif dan kuantitatif
seperti keluaran dan sifat material yang digunakan.Untuk menentukan
jenis polimer yang tepat untuk kondisi pemrosesan
tertentu.Mempelajari hubungan sifat-sifat rheology dengan struktur
material.3
3 principal reasons for Rheological Testing The first step in
any rheological experiment is to identify the purpose of your
experiment.
Characterization of structure in terms of:MW, MWD, formulation,
state of flocculation, etc.Predicting process performance, such
as:Extrusion, blow molding, pumping, leveling, etc.Understand
end-use performanceStrength, use temperature, dimensional
stability, settling stability, etc.
4
Tipe FluidaCairan Newtonian : Viskositas tidak dipengaruhi oleh
kecepatan geser (shear rate)Cairan Non-Newtonian : Viskositas
dipengaruhi oleh kecepatan geserPseudoplastic flow (Shear
Thinning)Dilatant (Shear Thickening)Bingham
5
Tipe Fluida
6
Weissenberg Effect (Rod Climbing Effect)
Difference in liquid climb-up behavior on a rotating rod between
(a) 4 wt % aqueous solution of polyacrylamide (viscoelastic fluid)
and (b) glycerin (Newtonian fluid).7
7
Liquid jets of (a) 4 wt% aqueous solution of polyacrylamide
(viscoelastic fluid) and (b) glycerin (Newtonian fluid) upon
leaving a cylindrical tube
8
Melt Flow Rate
9
Melt Flow Rate (MFR)MFR : Kecepatan alir massa/volume lelehen
polimer dalam silinder dengan ukuran tertentu, beban tertentu dan
pada suhu tertentu.Satuan : g/10 menit atau cm3/10 menit
Aplikasi :Kontrol kualitas produk terutama untuk polyolefinUntuk
mengetahui kondisi pemrosesanUntuk membandingkan sifat lelehan
antara unfilled dan filled termoplastikDigunakan untuk
mengembangkan sebuah nilai referensi
10
Melt Flow Rate (MFR)Pengujian ini tidak disarankan untuk
:Termoplastik mudah terhidrolisa, terkondensasi atau
tercross-linkTermoset dan karet
11
Metode UjiISO 1133 : Determination of the melt mass-flow rate
(MFR) and melt volume-flow rate (MVR) of thermoplasticsASTM D1238 :
Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by
Extrusion Plastometer
12
Skema Alat MFR
13
Kondisi Pengujian MFR14
Perhitungan MFR dan MVRMelt Volume Flow Rate
Dimana:l = panjang yg ditempuh oleh lelehan polimer, [cm]A =
luas permukaan, [cm2] = 0.71106 cm2t = waktu yang diperlukan untuk
menempuh l, [s]
Melt Mass Flow Rate
Dimana:l = jarak yg ditempuh oleh piston, [cm]A = luas
permukaan, [cm2] = 0.71106 cm2 = Melt density [g/cm3]t = waktu yang
diperlukan untuk menempuh l, [s]15
MVR =l.A.600 t
MFR =l.A..600 t
Pengujian MFR #1
16
Pengujian MFR #1
17
18
Hubungan MFR Metode Pemrosesan
19
Material: PPMaterial: PE
Hubungan MFI dengan Spiral Flow20
Hubungan BM MFR 21
Material LDPE
Hubungan MFI dengan Berat Molekul22
Capillary Rheometer(Melt Viscosity)
23
Capillary rheometer digunakan untuk mengukur shear viscosity
dari lelehan polimer.Metode ini dapat melihat hubungan antara
viskositas lelehan dengan shear rate dari suatu fluida non
Newtonian dan pada saat yang sama melihat pengaruh temperatur
terhadap viskositas.Data yang diperoleh terutama digunakan untuk
program simulasi (contohnya untuk simulasi injection molding).
24
Metode UjiASTM D3835 : Standard Test Method for Determination of
Properties of Polymeric Materials by Means of a Capillary
Rheometer
25
26
Extrusion Type Capillary Rheometer27
Rod Capillary Die28
Pressure sensor
dlDie lengthpressure
Entrance pressure effectpressure drop
dp
Rod Capillary Die29Pressure gradient:Volume flow :Shear stress
:Shear Rate :Viscosity :
Measuring Principle30
Weissenberg-Rabinowitsch CorrectionCalculation for Newtonian
Liquids :
Calculation for NON-Newtonian Liquids :
31
Shear stress :Shear Rate :
Shear stress :Shear Rate :
Contoh Kriteria Melt Properties Dalam Pemrosesan Plastik32
Hubungan Viskositas dengan Shear Rate
33
Contoh: Polyethylene Rheology pada 150oC
34
10.00
1.000E-4
1.00E-3
0.01000
0.1000
1.000
shear rate (1/s)
1000000
1000
10000
100000
viscosity (Pa.s)
HDPELDPELLDPE
Terima Kasih35
