Elongational viscosity of polymer melts and its utilisation for plastics technologies optimisation

Bc. Rostislav Vilém

Master's thesis

Abstract:

Viscosity is a fundamental rheological quantity. Viscosity, in particular, elongation viscosity, is a very effective tool for optimising the technological conditions in the processing of polymer melts. This work aims to compare the results from the elongation viscosity characterisation obtained using the available experimental techniques to compare these results with the technological insights from the manufacturing processes of polymer melts such as foams production. In addition, the flow characteristics of the used materials were also characterised by an online, capillary and rotational rheometer. For foams prepared from selected polymer materials, their performance characteristics, such as pore size, density, or structure, were further characterized for comparison. When comparing the results from observing the foam production process and comparing their final properties, the Rheotens device appears to be the most advantageous experimental methodology for characterizing the rheological properties - elongation viscosity. In addition, this method has also proved to have the advantage of being applied to optimise the fibre production process.

Abstract:

Viskozita je základní reologická veličina. Viskozita, a zejména elongační viskozita, je velmi efektivním nástrojem pro optimalizaci technologických podmínek při zpracování polymerních tavenin. Tato práce si klade za cíl, u vybraných testovaných polymerních materiálů a jejich směsí - vybrány byly dva vstupní materiály, PP TOTAL jako zástupce lineárního typu polypropylenu a PP DAPLOY jako představitel rozvětvených polypropylenů - srovnat výsledky z charakterizace elongační viskozity získané pomocí dostupných experimentálních technik a porovnat tyto získané výsledky s technologickými poznatky z výrobních postupů při zpracování polymerních tavenin do podoby pěn. Tokové vlastnosti použitých materiálů byly navíc charakterizovány i pomocí online, kapilárního a rotačního reometru. U pěn připravených z vybraných polymerních materiálů byly pro účely jejich srovnání dále charakterizovány i jejich užitné vlastnosti, jako velikost pórů, hustota, nebo struktura. Při porovnání výsledků z pozorování procesu výroby pěn a porovnání jejich finálních vlastností, se jako nejvýhodnější experimentální metodika charakterizace reologických vlastností - elongační viskozity - jeví zařízení Rheotens. Tato metoda se navíc ukázala i s výhodou aplikovatelná pro optimalizaci procesu výroby vláken.

Keywords

reologie, elongační viskozita, polymerní pěna, reometry

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Tomáš Sedláček, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Master programme / field:
Polymer Engineering / Inženýrství polymerů