On-Line Detection of Polymer Melt Flow Instabilities in a Capillary Rheometer

10/2010 Oktober

Polymer melt flow instabilities limit the optimum throughput conditions in the plastic processing industry with high economic and environmental consequences. A new set-up able to measure on-line pressure fluctuations inside a slit-die arising from polymer melt flow instabilities is introduced by using a capillary rheometer. This set-up consists of three high sensitive piezoelectric pressure transducers located inside a slit-die together with the application of advanced mathematical tools to process the acquired time dependent pressure signals. Our novel tool improves the time resolution by a factor of 103 and under optimum conditions pressure fluctuations about 10-5 bar can be detected. Examples of these pressure oscillations arising from the main melt flow instabilities typically observed during extrusion based processes of commercial polyethylenes are presented.

On-Line Detektion von Fließinstabilitäten von Polymerschmelzen in einem Kapillarrheometer
Fließinstabilitäten von Polymerschmelzen begrenzen das Verarbeitungsfenster in der Kunststoffindustrie zu höheren Scherraten hin. Es wurde ein neuer Versuchsaufbau für ein Kapillarrheometer konzipiert, der die On-line Messung von durch Fließinstabilitäten induzierte Druckfluktuationen in einer Schlitzdüse erlaubt. Dieser Versuchsaufbau besteht zum einem aus drei hochsensitiven piezoelektrischen Druckaufnehmern die in einer Schlitzdüse eingebaut sind und zum anderen aus der Anwendung von speziellen mathematischen Methoden zur Analyse des zeitabhängigen Drucksignals. Unsere neue Geräteerweiterung verbessert die zeitliche Auflösung eines standardmäßigen Kapillarrheometers um einen Faktor von 103 und erlaubt bei optimalen Versuchsbedingungen die Druckfluktuationen bis circa 10-5 bar mit t = 1 ms zu messen.