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EuroWire – Julio de 2009
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artículo técnico
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Figura 2
:
Módulo de relajación de muestras de PVDF a 230ºC
ID muestra de PVDF
Tiempo (s) a 100 Pa
Viscosidad (pa.s) a 80 s
–1
K2500-10
0.65
795
K3120-10
2.0
650
K2500-20
6.8
1460
K3120-15
10.0
1230
K2750-01
220
2290
K3120-50
400
2390
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Figura 1
:
Curvas maestras del PVDF – viscosidad compleja a 230ºC
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Tabla 2
:
Relajación de la tensión 230ºC y 100Pa
aleatorio como el K3120-10, a pesar de que
ambos tengan viscosidades similares de
80 s
-1
. Se ha podido ver la relación existente
entre la estructura del polímero y la
post-contracción con numerosos estudios
realizados anteriormente.
Es posible comprender la relación que
existe entre las propiedades reológicas
y la post-contracción examinando la
viscosidad compleja de estas calidades. Se
efectuaron experimentos dinámicos con
barrido de frecuencias a 190, 210, 230 y
250°C usando un reómetro de deformación
controlada ARES-LS. Se utilizó una
geometría de platos paralelos de 25mm
con una deformación de un 5%, valor que
se encuentra perfectamente dentro del
área viscoelástica lineal. La frecuencia fue
cambiada de 100rad/s a 0,01rad/s y los
módulos de almacenamiento y pérdida,
como también la viscosidad compleja
de las muestras fueron generadas en
función de la frecuencia. Todas las
mediciones fueron realizadas bajo la
convección forzada de nitrógeno para
minimizar la degradación. Además, se
aplicó un principio de superposición
tiempo-temperatura (TTS) y se generaron
curvas maestras.
La
Figura 1
muestra la superposición de
las curvas maestras de la viscosidad de
cada muestra de PVDF a una temperatura
de referencia de 230°C. El K2750-01 y el
K3120-50 son los materiales con viscosidad
más alta, mientras que el K2500-10 y el
K3120-10 son los materiales con viscosi-
dad más baja. En general, el K2500-10
muestra las características reológicas que
se consideran adecuadas para una baja
post-contracción. Una característica impor-
tante observada en la curva maestra del
K2500-10 es la presencia de un plateau
newtoniano en la zona de corte inferior.
Esta característica es coherente con la
razón por la que este producto ofrece
características de baja post-contracción.
Cuando el material fundido es estirado,
presenta un estado de corte cero. Los
materiales de PVDF que muestran este
plateau newtoniano tienden a fluir mejor
a gradientes de velocidad de corte (
shear
rate
) bajos, permitiendo la relajación
de la alineación del polímero después
del estiramiento. La presencia de un
plateau newtoniano es considerada
una característica importante en los
productos de PVDF con características de
post-contracción bajas. El K3120-10 es una
muestra comparable de baja viscosidad,
pero es diferente del K2500-10 porque
presenta una respuesta no newtoniana
a gradientes de velocidad de corte
bajos. Se deduce que esta característica
reológica permite retrasar la relajación
de la orientación molecular después
de completar el estirado, dando como
resultado una post-contracción más alta.
Esto ha sido confirmado mediante experi-
mentos de post-contracción realizados
después.
Para comprender mejor la relación entre la
estructura del PVDF y la post-contracción,
se han realizado experimentos de relajación
de tensiones. Se puede deducir que un
polímero que puede relajar las tensiones
rápidamente cuando está fundido tendrá
una orientación del polímero más baja y,
por consiguiente, una post-contracción
inferior. Los experimentos de relajación
de tensiones fueron realizados usando
un reómetro de deformación controlada
ARES-LS, usando una geometría de platos
paralelos de 25mm.
Se aplicó una deformación escalonada (
step
strain
) del 100% a las muestras de PVDF y
el decaimiento del módulo fue registrado
en función del tiempo. Los resultados de
estos experimentos se pueden ver en la
Figura 2
. Como se esperaba, las muestras
con viscosidad más alta como el K2750-01
y el K3120-50 ofrecen una respuesta a la
relajación relativamente baja, mientras
que las muestras con viscosidad más baja
como el K2500-10 y el K3120-10 ofrecen
una respuesta a la relajación rápida.
La respuesta a la relajación rápida de estas
muestras de viscosidad baja debería dar
como resultado una menor alineación
del polímero en el producto final. Para los
fines de este artículo, se han examinado
los tiempos de relajación de cada muestra
de PVDF para alcanzar un valor arbitrario
de 100Pa. Los valores están ilustrados en
la
Tabla 2
.
Como se puede ver en la
Tabla 2
, la
respuesta a la relajación del K2500-10 es
considerablemente más rápida respecto
a cualquier otro producto probado. Este
comportamiento puede ser atribuido
principalmente a la estructura de este
producto. Si se compara el K2500-10
con el K3120-10, se puede notar que la
respuesta a la relajación del K2500-10
(distribución aleatoria del copolímero) es
significativamente más rápida que la del
K3120-10 (distribución no aleatoria del
copolímero).
Tiempo [s]