Cizallamiento
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Cizallamiento
Shear Yielding
Es característico de la deformación por corte que la forma de la muestra cambia durante el corte, ya que cuando una caja de cartón rectangular se empuja ligeramente fuera de forma, pero su volumen permanece mucho lo mismo. El cambio de forma se logra mediante el movimiento de las moléculas de polímero en relación con entre sí, es decir, resbalar en planos de alto estrés. Es difícil para polímeros amorfos como poliestireno para ceder debido a su falta de empaque regular y orden molecular, causado por enredos de cadenas y la ausencia de planos de planeo adecuados. El rendimiento de cizallamiento se produce en polímeros vítreos amorfos en pequeña medida, pero es mucho más fácil con polímeros semicristalinos y semidúctiles. En ausencia de un modificador de goma, la deformación de corte se limitaría a las regiones locales donde la tensión es muy alta y las características estructurales permiten el deslizamiento. Esto no disiparía mucha energía. Cuando se usa un modificador de impacto, el rendimiento se vuelve mucho más generalizado y se acompaña de la formación de pequeñas cavidades en las partículas de caucho dispersas, siempre que sean lo suficientemente pequeñas. Esta cavitación puede ocurrir antes o después de que el polímero ceda. El rendimiento de corte a veces ocurre preferentemente en ciertas zonas de una muestra o componente, en lugar de hacerlo de manera uniforme.
Adelgazamiento por cizalladura
Clasificación de fluidos con adelgazamiento por cizallamiento en función de la velocidad de cizallamiento: Pseudoplástico, Bingham y Bingham pseudoplásticos muestran una reducción de la viscosidad aparente con una tasa de cizallamiento creciente. En reología, el adelgazamiento por cizallamiento es el comportamiento no newtoniano de fluidos cuya viscosidad disminuye bajo esfuerzo cortante. A veces se considera sinónimo de comportamiento pseudoplástico, y se suele definir como la exclusión de efectos dependientes del tiempo, como la tixotropía. El comportamiento de adelgazamiento por cizalladura no se observa generalmente en líquidos puros de baja masa molecular o en soluciones ideales de moléculas pequeñas como sacarosa o cloruro de sodio, pero se observa a menudo en soluciones de polímeros y polímeros fundidos; y fluidos y suspensiones complejos como ketchup, sangre, pintura y esmalte de uñas.
¿Qué es la tasa de flujo?
La relación de caudal se obtiene dividiendo un valor de MFI obtenido mediante el uso de una masa más alta por uno obtenido con el uso de una masa más baja. La relación de velocidad de flujo (FRR) se usa comúnmente como una indicación de la forma en que el comportamiento reológico de un termoplástico se ve influenciado por la distribución de masa molecular del material. Dado que los polímeros están formados por diferentes longitudes de cadenas moleculares de polímero, la longitud de la cadena determina las características de flujo. Dado que es difícil controlar la longitud exacta de la cadena durante la polimerización, la mezcla o distribución resultante de longitudes de cadena (largas y cortas), también conocida como distribución de peso molecular, afecta las propiedades de flujo resultantes. Esta distribución de peso molecular también contribuye de manera importante a las propiedades físicas y mecánicas del polímero resultante, entre otros elementos. De acuerdo con ISO 1133, el índice de flujo (FRR) se calcula tomando una media de las mediciones del índice de fluidez utilizando un peso gravimétrico bajo (por ejemplo, 2,16 kg) y una media de las mediciones del índice de flujo de fusión utilizando un peso gravimétrico más alto (por ejemplo, 10 kg). Dividir uno por otro da una relación:
FRR = MFR (190°C, 10 kg) / MFR (190 °C, 2,16 kg)
De manera similar, la relación se puede derivar utilizando la tasa de volumen de masa fundida en lugar de la tasa de flujo de masa fundida,
FRR = MVR (190°C, 10 kg) / MVR (190°C, 2,16 kg)
El índice de flujo de fusión (MFI) o la tasa de flujo de fusión (MFR) es una medida de las características de flujo de un polímero dado, también conocidas como propiedades reológicas en el estado fundido bajo una presión aplicada conocida. El valor de MFI indicado en muchas hojas de datos se refiere a la cantidad de polímero que se extruye a través de un orificio (troquel) dado conocido y se expresa como cantidad en g/10 minutos o para el índice de volumen de fusión en cm3/10 minutos. El principio básico de MFI es simple. La resina polimérica, las escamas o los polvos se introducen en un cilindro calentado en el fondo del cual hay una matriz con un diámetro de agujero conocido. El tamaño de la matriz de orificio estándar es de 2.095 mm de diámetro. Es importante asegurarse de que cuando los gránulos de polímero se introduzcan en el cilindro, todo el aire atrapado se elimine manipulando los gránulos, ya que cualquier atrapamiento de aire dará resultados erróneos. Una vez que el orificio está lleno, se coloca un pistón en el cañón con un peso muerto conocido encima. Para máquinas muy básicas, las muestras extruidas se cortan y se pesan a partir de las cuales se calcula el valor de MFI.
Por qué es importante ?
La viscosidad a cizallamiento lento infinito se llama viscosidad de velocidad de cizallamiento cero (η0) que es esencialmente lo que se obtiene utilizando el peso gravimétrico más bajo durante MFI. El adelgazamiento por cizallamiento observado de los polímeros fundidos es causado por el desenredo de las cadenas del polímero durante el flujo. Los polímeros con un peso molecular suficientemente alto siempre se entrelazan y orientan aleatoriamente en reposo. Cuando se cortan, comienzan a desenredarse y alinearse, lo que hace que la viscosidad disminuya. El grado de desenredo dependerá de la tasa de corte. A velocidades de cizallamiento suficientemente altas, los polímeros se desenredarán completamente y se alinearán completamente. En esta etapa, la viscosidad del polímero fundido será independiente de la velocidad de cizallamiento, es decir, el polímero volverá a comportarse como un líquido newtoniano. Lo mismo es cierto para velocidades de cizallamiento muy bajas; las cadenas de polímero se mueven tan lentamente que el enredo no impide el flujo de cizallamiento.
Pruebas de estabilidad al cizallamiento ASTM D2603
La norma ASTM D2603 describe las pruebas de estabilidad al cizallamiento sónico de los fluidos hidráulicos bajo tensión de cizallamiento inducida por ultrasonidos. Los ultrasonidos se utilizan como dispositivos fiables de creación de cizallamiento utilizados para las pruebas de estabilidad al cizallamiento de los fluidos hidráulicos de acuerdo con la norma ASTM D2603. La prueba ASTM D2603 examina los cambios de viscosidad en los fluidos que contienen polímeros expuestos a fuerzas de cizallamiento inducidas por ultrasonidos, las llamadas vibraciones de cizallamiento sónico. Aplicación: El objetivo del protocolo ASTM D2603 es determinar la viscosidad de la muestra. Por lo tanto, la muestra se coloca en el vaso de ensayo, se templa a la temperatura de ensayo especificada y se sonicó utilizando una sonda ultrasónica durante el tiempo especificado en el protocolo de ensayo ASTM D2603. Posteriormente, se mide la viscosidad resultante del fluido y se informa del cambio exacto de la viscosidad en porcentaje. El método de prueba especificado en el protocolo ASTM D2603 permite la evaluación de la estabilidad al cizallamiento con una interferencia mínima de los factores térmicos y oxidativos que pueden estar presentes en algunas aplicaciones. Se ha comprobado que es aplicable a los fluidos hidráulicos que contienen tanto polímeros fácilmente cizallables como resistentes al cizallamiento. Se ha establecido la correlación con el rendimiento en el caso de las aplicaciones hidráulicas.