Effect of die design on extensional viscosity determination from entrance pressure drop measurements

Bc. Jiří Juračka

Master's thesis

Abstract:

Diplomová práce se zabývá experimentálním výzkumem vlivu konstrukce kapilárních hlav na velikost vstupní tlakové ztráty pro stanovení jednoosé tahové viskozity polymerních tavenin pomocí vysokotlaké kapilární reometrie. Testy byly provedeny pro dva odlišné polymery při různých teplotách, deformacích a deformačních rychlostech se specifickým důrazem na pochopení vlivu kontrakčního poměru (dosahovaného změnou průměru válce při zachování konstantního průměru kapilár o prakticky nulové délce) na generovanou vstupní tlakovou ztrátu taveniny rozvětveného nízkohustotního polyethylenu. Jednoosá tahová viskozita byla stanovena jak podle Gibsonovy a původní Cogswellovy metody, tak pomocí modifikované Cogswellovy metody navržené Padmanabhanem, které byly porovnány s nezávislými měřeními provedenými pomocí metody EVF a Sentmanatova elongačního reometru. Následně byly testovány celkem čtyři pokročilé konstituční rovnice pro pochopení jejich schopnosti popsat smykovou viskozitu a nemonotónní průběh jednoosé tahové viskozity.

Abstract:

This Master's thesis deals with the experimental research on the effects of the capillary dies design on the entrance pressure drop for the determination of the uniaxial extensional viscosity of polymer melts using high-pressure capillary rheometry. The tests were carried out for two different polymers at different temperatures, strains and strain rates with a specific emphasis on understanding the effect of the contraction ratio (achieved by changing the diameter of the barellu while maintaining a constant diameter of capillaries of practically zero length) on the generated entrance pressure drop of the branched low density polyethylene melt. Uniaxial extensional viscosity was determined by both Gibson's and the original Cogswell method, and the modified Cogswell method proposed by Padmanabhan, which were compared with independent measurements made using the EVF method and the Sentmanat extensional rheometer. Subsequently, four different advanced constitutive equations were tested to understand their ability to describe the shear viscosity and the non-monotonic character of the uniaxial extensional viscosity.

Keywords

Tok náhlou kontrakcí, Vstupní tlaková ztráta, Kontrakční poměr, Jednoosá tahová viskozita, Konstituční rovnice.

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Martin Zatloukal, Ph.D., DSc.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Master programme / field:
Tool Design / -