Flow Visualization & Extrudate Swell Behavior of Natural Rubber Compound in Annular Die Capillary Rheometer

Visualización del flujo y comportamiento de hinchamiento del extrudado de un compuesto de caucho natural en un reómetro capilar de matriz anular

En esta investigación se pretende estudiar el patrón de flujo y las propiedades de hinchamiento del extruido de un compuesto de caucho natural (NR) en un reómetro capilar de velocidad de cizallamiento constante, utilizando dos tipos de matriz anular: anular convergente y anular divergente. Los resultados revelaron que los patrones de flujo que se producían en los barriles de ambos tipos de troqueles anulares eran significativamente diferentes, especialmente el flujo de vórtice en la pared del barril y en la entrada del troquel. Esta diferencia en el patrón de flujo afectó significativamente tanto al hinchamiento del diámetro como al hinchamiento del espesor del compuesto NR. También se observó que el hinchamiento del espesor era mayor que el del diámetro en todas las condiciones de ensayo. Esta diferencia podría explicarse por el análisis del complejo patrón de flujo a la entrada de la matriz.

INTRODUCCIÓN

En el proceso de extrusión de polímeros, controlar el tamaño del producto es más difícil que en otros procesos. Cuando el polímero fundido se extruye de una matriz, adopta un patrón de flujo libre y cambia su tamaño y forma con respecto a la forma de la matriz. Este cambio se produce debido al patrón de flujo y al historial de flujo del polímero fundido que fluye en el sistema de extrusión, y se conoce como hinchamiento del extruido. El impacto del hinchamiento del extruido en los polímeros ha despertado un gran interés porque es una variable que puede controlarse sin causar daños al producto polimérico, ya sea en la superficie o en términos de distorsión. Por lo general, los factores que afectan al hinchamiento del polímero extruido proceden principalmente de las condiciones de procesamiento, como la temperatura de procesamiento, la caída de presión de la matriz y la tasa de cizallamiento aparente durante el proceso de producción.

Además, investigaciones recientes han revelado que un campo magnético influye directamente en la propiedad de hinchamiento del polímero fundido. Los estudios de Sombatsompop et al. investigaron el efecto de un campo electromagnético en la propiedad de hinchamiento del polímero fundido mediante la creación de una matriz electromagnética con densidad magnética ajustable. Sus hallazgos demostraron que el hinchamiento del polímero extruido aumentaba con el incremento de la densidad del flujo magnético, especialmente en el caso de polímeros con benceno como unidad de repetición en su cadena molecular, como el poliestireno (PS). Intawong y sus colegas ampliaron estos hallazgos comparando los efectos del campo magnético sobre la propiedad de hinchamiento del PS fundido utilizando matrices de acero y de acero inoxidable. Descubrieron que los coeficientes generales de hinchamiento del extrudado con la matriz de acero eran aproximadamente un 10% superiores a los de la matriz de acero inoxidable.