po kreativni poti do znanja 2017 optimizacija procesa...
TRANSCRIPT
![Page 1: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/1.jpg)
Po kreativni poti do znanja 2017–2020:
Optimizacija procesa kalandriranja za izboljšanje mehanskih lastnosti
plastične embalažeOKPE
Končna predstavitev rezultatov
Naložbo sofinancirata Republika Slovenija in Evropska unija iz Evropskega socialnega sklada.
Ljubljana
![Page 2: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/2.jpg)
OKPE
• Predstavitev projekta in pričakovani rezultati
• Rezultati
2
![Page 3: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/3.jpg)
Predstavitev projekta
3
Ekstrudiranje
• Polimerne granule
• Polimerna talina
Kalandriranje
• Polimerna talina
• Polimera folija
Termoformiranje
• Polimerna folija
• Končni izdelek
![Page 4: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Predstavitev projekta
Kalandriranje TermoformiranjeEkstrudiranjeIzdelekMaterial
• Temperatura posameznega območja ekstrudorja
• Temperatura taline na izstopu• Hitrost polža (navor & tlak ekstrudorja)• Hitrost/količina podajanja materiala• Geometrijska oblika polža
• Temperatura valjev• Hitrost ohlajanja• Reža med valjema• Hitrost valjev• Debelina folije: 0.5 – 12.5 mm
• Temperatura gretje/temperatura folije
• Hitrost pomika bata • Vakum• Rezanje
![Page 5: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Predstavitev projekta
• Kalandriranje: https://www.youtube.com/watch?v=k074QPKTuSo
• Termoformiranje (i): https://www.youtube.com/watch?v=qDvML_22m4M
• Termoformiranje (ii): https://www.youtube.com/watch?v=xTjFeDoLv10
![Page 6: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Predstavitev projekta
G(t) for PVAc at p=0.1 MPa (raw data)
1
10
100
1000
1E-1 1E+0 1E+1 1E+2 1E+3
t [s]
G(t
) [M
Pa
]
T=40°C
T=32°C
T=30°C
T=26°C
T=20°C
2.32 X
Razlika med začetno in končno vrednostjo (0.1s – 1000S)
1.27 X
13 X
50 X
Primer spremembe materialnih lastnosti (časovno odvisnih) v odvisnosti od temperature
2°C !
![Page 7: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Predstavitev projekta
Kalandriranje TermoformiranjeEkstrudiranjeIzdelekMaterial
? KORELACIJA ?
Temperatura valjev
• Nanoidentacija• t-odvisne mehanske lastnosti
Kalandrianje
• reologija
Lastnosti folijeReološko stanje taline
Struktura
• DSC
![Page 8: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Predstavitev projekta
Cilj projekta:
Ugotoviti kako vpliva temperatura valjev in vrsta materiala na (i) reološkelastnosti materiala in na (ii) mehanske lastnosti izdelane folije.
Ali lahko vzpostavimo korelacijo med temperaturo valjev – reološkimilastnostmi materiala - strukturo materiala – mehanskimi lastnostmi folije?
![Page 9: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Predstavitev projekta
Cilj projekta:
Ugotoviti kako vpliva temperatura valjev in vrsta materiala na (i) reološkelastnosti materiala in na (ii) mehanske lastnosti izdelane folije.
Potrebna oz. pridobljena znanja in uporabljene metodologije:1. Proizvodnji proces kalandriranje (ekstrudiranja in termoformiraja)2. Reometer in reološke lastnosti3. DSC naprava in določanje termičnih lastnosti (še zlasti st.kristalnosti)4. Reometer in časovno odvisne mehanske lastnosti5. Nanoidenter in določitev modula, trdote (mogoče še kaj)6. Analiza rezultatov in povezava med vhodnimi parametri (temperaturo) in
končnimi lastnostmi folije.
![Page 10: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Pričakovani rezultati1. Pregled relevantne literature na področjih:
• Izdelovalnih tehnologij• Eksperimentalnih metod• Povezave med izdelovalnimi parametri in končnimi lastnostmi (pol)izdelka
2. Proizvedene polimerne folije pri različnih temperaturah valjev (vzorci)3. Pripravljeni vzorci, DSC analiza vzorcev in informacija o stopnji kristalnosti4. Priprava vzorcev za nanoidentacijo, testiranje in informacija o trdoti in modulu5. Priprava vzorcev za t-odv. lastosti, testiranje voljnosti materialov pri različnih
temperaturah6. Reološka analiza polimernega materiala
Povezava med temperaturo valjev – reološkimi lastnosti – polimerno strukturo –mehanske lastnosti
![Page 11: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/11.jpg)
OKPE
• Predstavitev projekta in pričakovani rezultati
• Rezultati
• Reologija
• Termična analiza
• Mehanske lastnosti (nanoidentacija)
• Mehanske lastnosti (Časovno odvisne lastnosti)
Osnovne informacije
11
![Page 12: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/12.jpg)
OKPE
• Predstavitev projekta in pričakovani rezultati
• Rezultati
• Reologija
• Termična analiza
• Mehanske lastnosti (nanoidentacija)
• Mehanske lastnosti (Časovno odvisne lastnosti)
Osnovne informacije
12
![Page 13: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/13.jpg)
Reološke meritve taline polipropilena
• Reometer: Anton Paar• Vzorci: posodice in folije z različnimi pigmenti (brezbarvni, beli, rumeni)• Izvedba reometričnih testov pri 190, 200 in 210 °C za primerjavo reoloških lastnosti vzorcev
1. Tokovni testi obnašanje taline PP pri določenih strižnih hitrostih, vpliv napetosti na viskoznost2. Amplitudni testi določanje območja linearnega visko-elastičnega odziva (LVE) 3. Frekvenčni testi vpliv frekvence oscilacije na obnašanje materiala v LVE območju
![Page 14: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/14.jpg)
102
103
104
105
Pa·s
10-2
10-1
100
101
102
103
1/s
Shear Rate .
Rheoplus
Anton Paar GmbH
prozoren 4, prozoren folija 200
26/06/2018, PP25-SN51979; [d=1 mm]
Viscosity
bela 4, bela folija 200
26/06/2018, PP25-SN51979; [d=1 mm]
Viscosity
rumena 4, rumena folija 200
26/06/2018, PP25-SN51979; [d=1 mm]
Viscosity
102
103
104
105
Pa·s
102
103
104
105
Pa
Shear Stress
Rheoplus
Anton Paar GmbH
prozoren 1
PP25-SN51979; [d=1 mm]
Viscosity
bela 1
PP25-SN51979; [d=1 mm]
Viscosity
rumena 1
PP25-SN51979; [d=1 mm]
Viscosity
S tokovnimi testi smo ugotovili:• Vsi vzorci posodic in folij (prozorne, bele, rumene) izkazujejo
psevdoplastično obnašanje padajoča viskoznost • Najbolje jih opiše Cassonov model• Histerezna zanka ni popolna zaradi obremenitve je
končna viskoznost manjša kakor začetna
S tokovnimi testi smo ugotovili:• Pri 200 in 210 °C se pojavi manjša razlika v viskoznosti
vzorcev folij (rumena folija je manj viskozna)• Pri belih in prozornih vzorcih so tokovne krivulje
posodic in folij skoraj identične
Graf 1: Primer tokovnih krivulj za posodice pri 190 °C Graf 2: Primer tokovnih krivulj za folije pri 200 °C
Tokovne krivulje
![Page 15: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/15.jpg)
Amplitudni testi
Z amplitudnimi testi smo ugotovili:
• Pri vseh vzorcih in temperaturah prevladuje viskozni modul (G") talina ima karakter tekočine
• Pri 190 °C (modra) je vrednost elastičnega in viskoznega modula višja kakor pri 200 in 210 °C (rdeča in zelena)
103
104
105
Pa
G'
G''
0.01 0.1 1 10 100%
Strain
CSD
Anton Paar GmbH
prozorna 1
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G' Storage Modulus
G'' Loss Modulus
prozorna 3
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G' Storage Modulus
G'' Loss Modulus
prozorna 5
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G' Storage Modulus
G'' Loss Modulus
103
104
105
Pa
G'
G''
0.01 0.1 1 10 100%
Strain
CSD
Anton Paar GmbH
prozorna 6
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G' Storage Modulus
G'' Loss Modulus
bela 6
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G' Storage Modulus
G'' Loss Modulus
rumena 6
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G' Storage Modulus
G'' Loss Modulus
Z amplitudnimi testi smo ugotovili:
• Večjih razlik pri vzorcih, testiranih pri isti temperaturi ni
• Območje LVE je pri vseh vzorcih identično (struktura se začne podirat pri obremenitvi višji od 12%)
Graf 3: Primer amplitudnih testov za prozorne posodice pri 190, 200 in 210 °C Graf 4: Primer amplitudnih testov za vse folije pri 210 °C
![Page 16: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/16.jpg)
Frekvenčni testi
100
101
102
103
104
105
Pa
G''
G'
0.01 0.1 1 10 100 1,000rad/s
Angular Frequency
Rheoplus
Anton Paar GmbH
bela 5
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G'' Loss Modulus
G' Storage Modulus
bela 6
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G'' Loss Modulus
G' Storage Modulus
S frekvenčnimi testi smo ugotovili:
• Pri vseh vzorcih in temperaturah prevladuje pri visokih frekvencah sprva elastičen modul, pri nižjih pa viskozen modul (prehodno pri približno 30 rad/s)
• Folije imajo malenkost višjo vrednost modulov
100
101
102
103
104
105
106
Pa
G''
G'
0.01 0.1 1 10 100 1,000rad/s
Angular Frequency
Rheoplus
Anton Paar GmbH
prozorna 3
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G'' Loss Modulus
G' Storage Modulus
prozorna 4
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G'' Loss Modulus
G' Storage Modulus
bela 3
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G'' Loss Modulus
G' Storage Modulus
bela 4
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G'' Loss Modulus
G' Storage Modulus
rumena 3
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G'' Loss Modulus
G' Storage Modulus
rumena 4
PP25-SN51979; [d=1 mm]
G'' Loss Modulus
G' Storage Modulus
S frekvenčnimi testi smo ugotovili:
• Vsi vzorci se obnašajo podobno in imajo prehod pri približno enaki frekvenci
• Pri nižjih temperaturah so vrednosti modulov za posamezen vzorec malenkost višje
![Page 17: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/17.jpg)
OKPE
• Predstavitev projekta in pričakovani rezultati
• Rezultati
• Reologija
• Termična analiza
• Mehanske lastnosti (nanoidentacija)
• Mehanske lastnosti (Časovno odvisne lastnosti)
Osnovne informacije
17
![Page 18: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/18.jpg)
Uvod
• Namen: Ugotoviti odvisnost kristaliničnosti polipropilena od temperature valjev pri kalandriranju;
• Naprava: Meritve sva izvajala na DSC napravi, ki nam pove talilno entalpijo, temperaturo tališča, temperaturo kristaliničnosti in entalpijo kristalizacije;
• Meritve sva izvajala v območju od 90-200°C. Material smo dvakrat segrevali in enkrat ohlajali s pretokom 10°C/min;
• Kristaliničnost smo izračunali po naslednji enačbi:
• 𝑤 =ΔHp
ΔHt∗ 100 %
• ΔHp je izmerjena talilna entalpija iz drugega kroga segrevanja, ΔHt pa je entalpija 100% kristaliničnega polipropilena iz literature in znaša 207 J/g.
![Page 19: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/19.jpg)
Meritve
T1 m[g] Hm1[J/g] Hm2[J/g] Hc[J/g] Tm1[°C] Tm2[°C] Tc[°C]
1. 8,6 71,633 77,316 -87,561 163,866 164,533 125,133
2. 8,4 56,746 74,319 -90,173 164,533 165,366 125,3
3. 8,4 59,521 73,479 -89,259 164,033 165,2 125,133
4. 8,4 65,657 66,895 -89,274 166,366 165,033 125,3
5. 8,5 60,695 70,341 -89,653 162,033 164,533 124,966
6. 8,5 66,002 81,762 84,998 161,533 164,366 125,133
8,466667 63,3756667 74,0186667 -60,1537 163,72733 164,8385 125,1608
T2 m[g] Hm1[J/g] Hm2[J/g] Hc[J/g] Tm1[°C] Tm2[°C] Tc[°C]
1. 9,5 63,678 79,344 -89,255 163,7 165,2 125,133
2. 9,5 71,56 81,697 -90,429 167,7 166,2 125,133
3. 9,3 65,473 69,386 -87,87 165,36 168,866 125,633
4. 9,3 76,574 80,898 -93,09 165,36 166,2 125,633
5. 9,4 78,517 84,633 -93,668 167,36 167,03 125,633
6. 9,3 66,002 81,762 -84,998 161,533 164,366 125,133
9,383333 70,3006667 79,62 -89,885 165,16883 166,31033 125,383
![Page 20: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/20.jpg)
T3 m[g] Hm1[J/g] Hm2[J/g] Hc[J/g] Tm1[°C] Tm2[°C] Tc[°C]
1. 10,3 69,709 72,85 -89,937 165,366 165,533 125,3
2. 10,2 75,364 79,694 -88,899 167,533 165,033 125,3
3. 10,3 67,778 71,782 -88,353 167,533 165,366 125,466
4. 10,2 73,832 78,003 -90,277 167,366 165,033 125,3
10,25 71,67075 75,58225 -89,3665 166,9495 165,24125 125,3415
T4 m[g] Hm1[J/g] Hm2[J/g] Hc[J/g] Tm1[°C] Tm2[°C] Tc[°C]
1. 10,8 72,367 76,539 -87,377 167,366 165,533 125,466
2. 10,6 64,795 70,372 -92,108 167,866 165,7 124,3
3. 10,7 74,781 74,629 -92,114 167,2 164,533 125,133
4. 10,7 71,349 71,708 -89,428 168,62 166,033 125,633
10,7 70,823 73,312 -90,2568 167,763 165,44975 125,133
![Page 21: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/21.jpg)
T5 m[g] Hm1[J/g] Hm2[J/g] Hc[J/g] Tm1[°C] Tm2[°C] Tc[°C]
1. 10,7 74,276 74,04 -90,434 167,7 165,7 125,3
2. 10,7 73,608 75,108 -91,491 165,2 165,7 125,3
3. 10,8 80,596 85,075 -92,798 165,033 165,366 125,466
4. 10,9 76,909 81,399 -91,764 164,533 165,366 125,3
10,775 76,34725 78,9055 -91,6218 165,6165 165,533 125,3415
T6 m[g] Hm1[J/g] Hm2[J/g] Hc[J/g] Tm1[°C] Tm2[°C] Tc[°C]
1. 9,8 74,04 76,218 -97,282 165,7 165,7 125,466
2. 10 73,083 76,638 -90,38 164,2 165,533 125,3
3. 9,8 66,977 66,044 -90,582 165,7 166,033 125,466
4. 9,7 68,993 68,511 -89,983 164,533 166,2 125,3
9,825 70,77325 71,85275 -92,0568 165,03325 165,8665 125,383
![Page 22: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/22.jpg)
T7 m[g] Hm1[J/g] Hm2[J/g] Hc[J/g] Tm1[°C] Tm2[°C] Tc[°C]
1. 10,4 74,055 87,036 -93,909 164,866 165,033 125,3
2. 10,4 73,683 79,448 -91,754 164,7 165,033 125,133
3. 10,3 67,649 64,184 -90,004 168,366 166,7 125,466
4. 10,3 62,945 61,168 -90,001 165,366 165,7 125,466
10,35 69,583 72,959 -91,417 165,8245 165,6165 125,3413
T8 m[g] Hm1[J/g] Hm2[J/g] Hc[J/g] Tm1[°C] Tm2[°C] Tc[°C]
1. 10,5 73,432 79,463 -91,743 167,366 165,533 125,466
2. 10,6 79,12 84,685 -92,487 167,2 164,7 125,3
3. 10,7 75,737 80,102 -96,603 164,366 165,533 125,466
4. 10,5 76,855 76,999 -93,211 167,7 165,533 125,466
10,575 76,286 80,31225 -93,511 166,658 165,32475 125,4245
![Page 23: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/23.jpg)
T9 m[g] Hm1[J/g] Hm2[J/g] Hc[J/g] Tm1[°C] Tm2[°C] Tc[°C]
1. 11,2 76,389 77,096 -96,696 165,2 165,2 125,3
2. 11,2 71,762 71,438 -92,153 167,2 165,366 125,466
3. 11,4 73,802 74,718 -91,099 164,7 166,033 125,466
4. 11,4 73,213 72,507 -96,122 163,866 164,2 124,8
11,3 73,7915 73,93975 -94,0175 165,2415 165,19975 125,258
![Page 24: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/24.jpg)
T1[°C] T2[°C] T3[°C] Kristaliničnost[%]
1 80 80 50 35,76
2 80 55 50 38,46
3 80 30 50 36,51
4 55 30 50 35,42
5 55 55 50 38,12
6 55 80 50 34,71
7 30 80 50 35,24
8 30 55 50 38,79
9 30 30 50 35,72
![Page 25: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/25.jpg)
Ugotovitve
• Glede na rezultate meritev in izračunov kristaliničnosti sklepava, da je kristaliničnost odvisna le od temperature drugega valja;
• Kristaliničnost je največja pri 50°C (T drugega valja), malo manjša pri 30°C in najmanjša pri 80°C;
• Ugotovila sva tudi, da je folija tanjša, če sta temperaturi dveh valjev višji. Tretji valj je imel pri vseh folijah enako temperaturo.
![Page 26: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/26.jpg)
OKPE
• Predstavitev projekta in pričakovani rezultati
• Rezultati
• Reologija
• Termična analiza
• Mehanske lastnosti (nanoidentacija)
• Mehanske lastnosti (Časovno odvisne lastnosti)
Osnovne informacije
26
![Page 27: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/27.jpg)
Podatki
Modulus Hardness
Name Sample Side FormMean [GPa]
STDV % COVMean [GPa]
STDV % COV
PPB1_P1_28_6 1 B P 1.84 0.075 4.06 0.097 0.007 7.03
PPB2_P1_28_6 2 B P 1.993 0.092 4.62 0.103 0.007 7.18
PPB3_P1_28_6 3 B P 1.945 0.027 1.18 0.1 0.003 2.51
PPU1_P1_22_6 1 U P 1.873 0.022 1.19 0.1 0.002 1.97
PPU2_P1_22_6 2 U P 1.898 0.026 1.35 0.1 0.002 2.3
PPU3_P1_22_6 3 U P 1.834 0.014 0.75 0.097 0.001 1.34
PPU1_2_22_6 1 U F 1.56 0.014 0.9 0.078 0.001 1.43
PPU2_2_22_6 2 U F 1.738 0.032 1.85 0.087 0.002 2.5
PPU3_2_22_6 3 U F 1.586 0.017 1.07 0.079 0.002 2.02
PPB1_1_12_6 1 B F 1.803 0.036 1.98 0.091 0.002 2.24
PPB2_1_12_6 2 B F 1.7 0.016 0.93 0.088 0.001 1.62
PPB3_1_12_6 3 B F 1.665 0.012 0.73 0.087 0.001 1.34
P=posoda; F=folijaU=zgorajB=spodaj1= prozoren 2=bel3=rumen
Material 2 na vzorcih posod se pojavljajo mehurčki, iskanje primerne lokacije za meritev oteženoMaterial 3 na vzorcih folije in posod so predhodne ne usmerjene praske
![Page 28: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/28.jpg)
Modul
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
2.1
2.2
PPB1 PPB2 PPB3 PPU1 PPU2 PPU3
E [G
Pa]
Folija
Posoda
• Modul na vseh vzorcih višji na končnem izdelku
![Page 29: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/29.jpg)
Trdota
0.07
0.075
0.08
0.085
0.09
0.095
0.1
0.105
0.11
0.115
PPB1 PPB2 PPB3 PPU1 PPU2 PPU3
H [
GP
a]
Folija
Posoda
• Trdota na vseh vzorcih je višja na končnem Izdelku• Trdota je pri foliji z globino naraščala (ni dobro razvidno iz grafa) iz zgornje(U) proti spodnji (B) strani
![Page 30: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/30.jpg)
Material 1
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
PPB1_1_12_6 PPU1_2_22_6 PPB1_P1_28_6 PPU1_P1_22_6
E [G
Pa
]
Material 1
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
PPB1_1_12_6 PPU1_2_22_6 PPB1_P1_28_6 PPU1_P1_22_6
H [
GP
a]
Material 1
• Razlika med zgornjo in spodnjo stranjo je bolj očitna pri foliji• Odstopanje je mogoče zaradi različnega začetnega vzorcaPPB1_1 ≠ PPU1_2
• Razlika pred in po termoformiranjem je bolj očitna na spodnji strani• Napaka pri PPB1_P1 je velikapotrebna filtracija meritev oz. nova meritev
![Page 31: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/31.jpg)
Material 2
• Razlika med U in B je pri foliji manjša kot pri materialu 1• Obstaja možnost da sem narobe prepisal rezultat PPB2_1_12_6 ker imam v tabeli zaokroženo na 1,7
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
2.1
2.2
PPB2_1_12_6 PPU2_2_22_6 PPB2_P1_28_6 PPU2_P1_22_6
E [G
Pa
]
Material 2
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
0.12
PPB2_1_12_6 PPU2_2_22_6 PPB2_P1_28_6 PPU2_P1_22_6
H [
GP
a]
Material 2
![Page 32: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/32.jpg)
Material 3
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
2
PPB3_1_12_6 PPU3_2_22_6 PPB3_P1_28_6 PPU3_P1_22_6
E [G
Pa
]
Material 3
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
PPB3_1_12_6 PPU3_2_22_6 PPB3_P1_28_6 PPU3_P1_22_6
H [
GP
a]
Material 3
• Razlika med U in B je pri foliji manjša kot pri materialu 1• Pri foliji na spodnji strani manjši modul in trdnost kot na zgornji
![Page 33: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/33.jpg)
OKPE
• Predstavitev projekta in pričakovani rezultati
• Rezultati
• Reologija
• Termična analiza
• Mehanske lastnosti (nanoidentacija)
• Mehanske lastnosti (Časovno odvisne lastnosti)
Osnovne informacije
33
![Page 34: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/34.jpg)
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
-4 -2 0 2 4 6 8
log
f,[M
Pa-1
]
log t, [s]
Graf zasuka v odvisnosti od časa
30 °C - prozoren vzorec 50 °C - prozoren vzorec 70 °C - prozoren vzorec 90 °C - prozoren vzorec 110 °C - prozoren vzorec
30 °C - bel vzorec 50 °C - bel vzorec 70 °C - bel vzorec 90 °C - bel vzorec 110 °C - bel vzorec
30 °C - rumen vzorec 50 °C - rumen vzorec 70 °C - rumen vzorec 90 °C - rumen vzorec 110 °C - rumen vzorec
• Prikaz zasuka za vse tri vzorce v logaritemski skali• Zasuk rumenega vzorca pri 30°C znaša približno 0,012 rad, pri 110 °C pa 0,073 rad, vmes pa opazimo linearno naraščanje• Zasuk belega vzorca pri 30°C znaša približno 0,008 rad, pri 110 °C pa 0,049 rad, vmes pa opazimo linearno naraščanje• Zasuk prozornega vzorca pri 30°C znaša približno 0,016 rad, pri 110 °C pa 0,123 rad, vmes pa opazimo linearno naraščanje• Sklepamo lahko, da ima bel vzorec višjo voljnost od rumenega in prozornega vzorca, prozoren vzorec pa najnižjo voljnost
![Page 35: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/35.jpg)
0
20
40
60
80
100
120
140
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000
tem
pe
ratu
re, T
[°C
]
he
igh
t, h
[m
m]
time, t [s]
Graf temperature in raztezanje vzorca v odvisnosti od časa (primer)
Height Temperature Linear (Height) Linear (Temperature)
• Prikaz dviga temperature in termično raztezanje vzorca v odvisnosti od časa• Na zadnjem segmentu opazimo intenzivno raztezanje vzorca, kar pomeni, da z višanjem temperature vzorec postaja vedno bolj voljen
![Page 36: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/36.jpg)
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0
0.00005
0.0001
0.00015
0.0002
0.00025
0.0003
0.00035
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000
angl
e, φ
[rad
]
mo
me
nt,
M [
Nm
]
time, t [s]
Graf zasuka in obremenitve v odvisnosti od časa (primer)
Moment Angle
• Prikaz obremenitve in zasuk vzorca v odvisnosti od časa• Vsak segment je seveda obremenjen pri različni temperaturi in opazimo, da pri zadnjem segmentu, pri temperaturi 110 °C, zasuk precejnaraste, saj z dvigom temperature narašča tudi voljnost vzorca, oziroma odpor proti obremenitvi
![Page 37: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/37.jpg)
-6.25
-6.2
-6.15
-6.1
-6.05
-6
-5.95
-5.9
-5.85
-5.8
-5.75
-5.7
-2 -1 0 1 2 3 4 5
log
J, [
MP
a-1]
log t, [s]
Sestavljanje sumarne krivulje (primer)
40 °C 50 °C 60 °C 70 °C 80 °C 90 °C 100 °C 110 °C
Tref = 70°C
![Page 38: Po kreativni poti do znanja 2017 Optimizacija procesa ...web.fs.uni-lj.si/cem/wp-content/uploads/2018/07/...Reološkemeritve taline polipropilena • Reometer: Anton Paar • Vzorci:](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022071413/610c40aa29f58f3aea445dc8/html5/thumbnails/38.jpg)
Hvala za pozornost!
Ekipa OKPE:
Pedagoški mentor/Koordinator (PM1): Lidija Slemenik Perše (FS)Pedagoški mentor/Koordinator (PM2): Urška Šebenik (FKKT)
Delovni mentor (DM): Uroš Jarc (PANPLAST)Podpora: Marko Bek & Alexandra Aulova & Alen Oseli
Žiga JurasLuka Šutanovac
Gašper BukovnikPeter Del Fabro
Jure JakošPetra Privšek
Timotej Galun
Naložbo sofinancirata Republika Slovenija in Evropska unija iz Evropskega socialnega sklada.