REOMETRIA / VISCOSIMETRIA

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1 REOMETRIA / VISCOSIMETRIA

2 FLUIDOS PSEUDOPLASTICOS: CURVA DE FLUXO POLIMEROS NO ESTADO FUNDIDO SÃO PSEUDOPLÁSTICOS: APRESENTAM COMPORTAMENTO SHEAR THINNING REDUÇÃO DE VISCOSIDADE COM AUMENTO DA TAXA DE CISALHAMENTO

3 Mudanças Estruturais sob deformação (visão esquemática) Fluido sem movimento Orientação Estiramento Deformação Desagregação Fluido sob fluxo

4 Testando a Viscosidade: Dedo... O viscosimetro mais barato Barato Simples Rápido Fácil de limpar

5 I.6.1 VISCOSIDADE DE LÍQUIDOS: INSTRUMENTOS DE MEDIDA A) VISCOSÍMETRO CAPILAR FIGURA I.23 VISCOSÍMETRO DE OSTWALD.

6 B) VISCOSÍMETRO CONE E PLACA: MEDIDA DE EM FAIXAS MODERADAS E ALTAS E PARA MEDIDA DA VISCOSIDADE COMO FUNÇÃO DO CISALHAMENTO, O TIPO CONE PLACA APRESENTA UMA SÉRIE DE VANTAGENS. C) VISCOSÍMETRO BROOKFIELD MUITO USADOS PARA CONTROLE DE QUALIDADE EM PROCESSOS GERAIS, SÃO MUITO EMPREGADOS PARA SISTEMAS DISPERSOS, TINTAS, BARBOTINAS, ETC. PODEM SER MEDIDAS POR ESSE EQUIPAMENTO.

7 I.6.2 VISCOSIDADE DE SOLUÇÕES DILUÍDAS VISCOSIDADE vs CONCENTRAÇÃO, E vs TAXA DE CISALHAMENTO. DETERMINAR O PESO MOLECULAR QUANDO EM BAIXAS CONCENTRAÇÕES EM SOLVENTES ADEQUADOS. MEDIR TEMPOS DE ELUIÇÃO DA SOLUÇÃO E DO SOLVENTE r t o (I.53) to sp t o (I.54) t o t lim C o t t o t o c ou lim C o c sp (I.55)

8 I.6.3 MEDIDA DE PROPRIEDADES REOLÓGICAS DE FLUIDOS EM GERAL A) REOMETRIA CAPILAR REOMETRO CAPILAR PLASTÔMETRO (ÍNDICE DE FLUIDEZ) B) REÔMETROS ROTATIVOS VISCOSÍMETRO DE CILINDROS COAXIAIS PODENDO SER: I) CUP BOB ONDE O CILINDRO EXTERNO (CUP) GIRA; E II) ROTATING BOB ONDE QUEM GIRA É O CILINDRO INTERNO. REÔMETRO CONE PLACA.

9 I RÊOMETRO CAPILAR FIGURA I.24 REÔMETRO CAPILAR A CAPILAR; B BARRIL (VARIAÇÃO DE T); C PISTÃO; D CÉLULA DE CARGA; E PAINEL DO CONTROLE I CÁLCULOS w P R PPL o 2L 2L R (I.56)

10 1 w Q P dq R 3 3 dp (I.57) NÃO OCORRE ESCORREGAMENTO NA PAREDE. DA EQUAÇÃO I.56: w P Rc P D 2L 4L c c c (I.58) ONDE R C E L C SÃO O RAIO E O COMPRIMENTO DO CAPILAR, RESPECTIVAMENTE. CÁLCULO DE P: A FORÇA F EXERCIDA PELO PISTÃO (DE DIÂMETRO Rb RAIO DO BARRIL): F F Ab P P (I.59) A b

11 ONDE A b = ÁREA DA SECÇÃO TRANSVERSAL DO BARRIL. (I.60) SUBSTITUINDO A EQUAÇÃO I.60 EM I.59: w F D c (I.61) D 2 L b c CALCULAR W, PARTIR DA EQUAÇÃO I.62: 2 2 vr P 4L R r (I.62)

12 VELOCIDADE MÉDIA DO FLUIDO NO CAPILAR PODE SER DADA POR: V V m o 2 (I.63) ONDE V O = VELOCIDADE NO CENTRO DO CAPILAR (PARA R = 0). DA EQUAÇÃO I.62, PARA R= 0 RESULTA: c w w w o D R R R L PR R L P V (I.64) SUBSTITUINDO EQ. I.64 NA EQ. I.63: c w c w m D D V (I.65)

13 REARRANJANDO: 8 w V D c m (I.66) V M : FUNÇÃO DA VELOCIDADE DO PISTÃO E O RAIO DO CAPILAR: V m V XH 60 D D b c (I.67) ONDE V XH É A VELOCIDADE DO PISTÃO DADO EM [CM/MIN] E É CORRIGIDO PARA [CM/S]. SUBSTITUINDO I.67 EM I.66: w 8 V D XH 3 c D 2 b 2 15 V XH D D 2 b 3 c (I.68)

14 VISCOSIDADE = / TEMOS OS VALORES DE W E W VISCOSIDADEDOFLUIDONA PAREDE FLUÍDOS NEWTONIANOS É IGUAL EM TODOS OS PONTOS: ONDE a VISCOSIDADE APARENTE NA PAREDE. a w w (I.69) FLUIDOS NÃO NEWTONIANOS: a DEVE SER CORRIGIDA ATRAVÉS DO FATOR DE POTÊNCIAS GRÁFICO LOG W xlog W TANGENTE DA CURVA. n d d log log w w (I.70)

15 AEQUAÇÃOI.68ENTÃOPODERÁSERCORRIGIDACOMOFATORDE POTÊNCIAS n c b XH w D D V n n (I.71) OU a w XH b c n n V D D (I.72)

16 I CORREÇÃO DE BAGLEY TURBULÊNCIA E ARRASTE VISCOSO NA ENTRADA DO CAPILAR ELEVAÇÃO DE PRESSÃO NESSA REGIÃO INDEPENDENTE DO COMPRIMENTO DO CAPILAR AUMENTO DE PRESSÃO CORREÇÃO COM AUMENTO HIPOTÉTICO DO VALOR DO COMPRIMENTO DO CAPILAR. FIGURA I.25 CORREÇÃO DE BAGLEY.

17 P L e P L ND ONDE ND COMPRIMENTO FICTÍCIO (I.73) w Dc 4 L P ND (I.74) VALOR DE N DEVE SER DETERMINADO DA MEDIDA DO FLUXO FEITO COM UMA SÉRIE DE TUBOS CAPILARES TENDO DIFERENTES L C /D C.PARA CADA TUBO PLOTANDO L C /D C x P NINTERCEPTO

18 FIGURAI.26 CÁLCULO DE N I REARRANJO DE VELOCIDADE NA REGIÃO DE SAÍDA FIGURA I.27 REARRANJO DO PERFIL DE VELOCIDADE NA SAÍDA DO CAPILAR, ONDE D S ÉO DIÂMETRO APÓS O REARRANJO. A FLUÍDO PSEUDO PLÁSTICO,B NEWTONIANO.

19 I INCHAMENTO DO EXTRUDADO EFEITO DE SAÍDA DO CAPILAR SERÁ DISCUTIDO ADIANTE COM DETALHES. I VISCOSÍMETRO DE CILINDROS COAXIAIS FIGURA I.28 VISCOSÍMETRO DE CILINDROS COAXIAIS.

20 A) NEWTONIANOS: B) FLUIDOS DA LEI DAS POTÊNCIAS: C) CORREÇÃO DOS EFEITOS DE EXTREMIDADES D) RHEOMAT 30 FIGURA I.29 VISCOSÍMETRO RHEOMAT 30.

21 I VISCOSÍMETRO CONE-PLACA FIGURA I.30 VISCOSÍMETRO CONE PLACA (3º) OPERAR A BAIXAS TAXAS DE CISALHAMENTO PARA QUE A FORÇA CENTRÍFUGA NÃO GERE FLUXO NO SENTIDO RADIAL.

22 REOMETRIA DE TORQUE APLICAÇÕES TÍPICAS - ESTIMAR COMPORTAMENTO DE POLÍMEROS EM PROCESSAMENTO SOB FUSÃO - ESTABILIDADE TÉRMICA DE POLÍMEROS - DEGRADAÇÃO EM CONDIÇÕES DE PROCESSAMENTO - REAÇÕES DE LIGAÇÕES CRUZADAS / OUTRAS REAÇÕES - EFEITOS DE MUDANÇAS DE COMPOSIÇÃO E CONDIÇÕES DE MISTURA (VELOCIDADE DE MISTURA, TEMPERATURA).

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24 REGISTRO TORQUE VS TEMPO 14 Nylon-6 puro Torque (Nm) (A) 220 o C, 60 rpm (B) 220 o C, 170 rpm (C) 240 o C, 60 rpm (D) 240 o C, 170 rpm Tempo (min)

25 I.7 COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE MATERIAIS POLIMÉRICOS I.7.1 INTRODUÇÃO ABORDADO: ELASTICIDADE E VISCOELASTICIDADE DOS MATERIAIS FLUXO DE FLUÍDOS EM CANAIS EFEITOS DE ENTRADA (CORREÇÃO DE BAGLEY) EFEITOS DE SAÍDA (INCHAMENTO DO EXTRUDADO), (REARRANJO DE VELOCIDADES) MÉTODOS PARA MEDIDAS DE PARÂMETROS REOLÓGICOS (REOMETRIA VISCOSIMETRIA). HIPÓTESES ASSUMIDAS: NÃO HÁ ESCORREGAMENTO NA PAREDE, FLUÍDO INDEPENDENTE DO TEMPO, FLUXO ESTÁVEL E CONSTANTE AO LONGO DO TUBO;

26 FLUXO ISOTÉRMICO E INCOMPRESSÍVEL. FLUXO CAPILAR HIPÓTESE DE INDEPENDÊNCIA DO TEMPO E A DE FLUXO ESTÁVEL E CONSTANTE VÁLIDAS. FLUÍDO SOB ALTAS PRESSÕES E TENSÕES DE CISALHAMENTO HIPÓTESES DE NÃO ESCORREGAMENTO, FLUXO ISOTÉRMICO E INCOMPRESSIBILIDADE PODEM SER FALSAS.

27 I.7.2 FATORES QUE AFETAM O FLUXO VISCOSO DE POLÍMEROS A EFEITO DA TEMPERATURA E PRESSÃO B EFEITO DA HISTÓRIA DE CISALHAMENTO C CALOR GERADO POR CISALHAMENTO D EFEITO DA ESTRUTURA MOLECULAR E EFEITO DA PRESSÃO NA CABEÇA DO CAPILAR F INCHAMENTO DO EXTRUDADO G FRATURA DO FUNDIDO ESTADO TERMODINÂMICO MAIS ESTÁVEL DAS MOLÉCULAS NO ESTADO AMORFO É O ENOVELAMENTO APRESENTAM MEMÓRIA ELÁSTICA

28 A) EFEITO DA TEMPERATURA E PRESSÃO EM POLÍMEROS EM SOLUÇÃO E FUNDIDOS LÍQUIDO NEWTONIANO (EQ. DE ARRHENIUS): A e E/ RT (I.75) ONDE: E = ENERGIA DE ATIVAÇÃO; A = CONSTANTE; R = CONSTANTE GASES. POLÍMEROS: COMPORTAMENTO É OBSERVADO APENAS NUMA FAIXA DE TEMPERATURA MUITO RESTRITA COMPORTAMENTO NEWTONIANO APENAS A BAIXAS TAXAS DE CISALHAMENTO

29 EQUAÇÃO PARA POLÍMEROS FUNDIDOS: ae bt (I.76) ONDE:aEbSÃOCONSTANTES. RELACIONAR T E : TEORIA DO VOLUME LIVRE EM T O (APROXIMADAMENTE 52ºC ABAIXO Tg) NÃO EXISTE VOLUME LIVRE (Vf) ENTRE AS MOLÉCULAS VOLUME LIVRE CRESCE LINEARMENTE COM T E EM Tg, A FRAÇÃO DE VOLUME TORNA SE (F G ). COEFICIENTE DE EXPANSÃO F DEFINIDO POR: ONDE: f f T Tg F G = 0,025 (VALOR UNIVERSAL) F =4,8X10(VALORUNIVERSAL) g f (I.77)

30 POSTULADO POR WILLIAM, LANDEL E FERRY (WLF) QUE A DOS POLÍMEROS A TEMPERATURA T PODE SER RELACIONADA COM A VISCOSIDADE A (TEMPERATURA ARBITRÁRIA T a ) PELA EQUAÇÃO I.78. log a C T 1 T a C T T 2 a (I.78) EM Tg (i.e., PARA T a =Tg),TEM SE: (I.79)

31 SUBSTITUINDO SE I.77, I.78 E OS VALORES DE F g E F EM I.79: log T Tg 516. T Tg (I.80) EFEITO DA PRESSÃO MUITO IMPORTANTE NO ESTUDO DE FLUXO DE POLÍMEROS PRINCIPALMENTE A ALTAS PRESSÕES VISCOSIDADE É FUNÇÃO DA DISTÂNCIA ENTRE AS PARTÍCULAS E SUA INTERAÇÃO FÍSICO QUÍMICA, ESTA PROPRIEDADE NORMALMENTE AUMENTA COM O AUMENTO DA PRESSÃO APLICADA. EM PROCESSOS COMO INJEÇÃO E EXTRUSÃO DE POLÍMEROS A PRESSÃO CHEGA A VALORES COMO LB/IN 2 DENTRO DOS MOLDES E MATRIZES, AFETANDO A VISCOSIDADE E ESTA É UMA RAZÃO SUFICIENTE PARA SE ESTUDAR O EFEITO DA PRESSÃO.

32 WESTOVER OBSERVADO QUE COM O AUMENTO DA PRESSÃO DE PARA PSI A VISCOSIDADE AUMENTOU EM UM FATOR DE 100 PARA O POLIESTIRENO. FIGURA I.31 EFEITO DA PRESSÃO SOBRE A DO PS.

33 B) EFEITO DA HISTÓRIA DE CISALHAMENTO EFEITOS CISALHANTES REVERSÍVEIS E IRREVERSÍVEIS PODEM OCORRER. IRREVERSÍVEIS: QUEBRA DE CADEIAS E DE LIGAÇÕES QUÍMICAS PRIMÁRIAS ENTRE AS CADEIAS (OXIDAÇÃO OU PROCESSOS QUÍMICOS E MECÂNICOS). MUITOS POLÍMEROS NÃO SOFREM EFEITOS SIGNIFICATIVOS DEVIDO AO CISALHAMENTO. (EXEMPLO: POLIETILENO). SEOPOLÍMEROFORSUBMETIDOAUMAQUECIMENTO(HISTÓRIA TÉRMICA) E NÃO RECUPERAR A DEFORMAÇÃO ELÁSTICA, O FLUXO POSTERIOR PODERÁ SER AFETADO, REDUZINDO A VISCOSIDADE DO FUNDIDO. A REVERSIBILIDADE TOTAL DO EFEITO CISALHANTE PODE SER OBTIDA COM AQUECIMENTO PROLONGADO DO POLÍMERO, PERMITINDO QUE A RECUPERAÇÃO DA DEFORMAÇÃO SE EFETUE NUM TEMPO t, ISTO É, t* = / E.

34 C) CALOR GERADO POR CISALHAMENTO FLUXO DE MATERIAIS VISCOSOS A ALTAS TAXAS DE CISALHAMENTO UM CAMPO DE TEMPERATURA NÃO UNIFORME É GERADO. O FLUXO VISCOSO CISALHANTE FAZ COM QUE O CALOR FRICCIONAL AUMENTE, O QUAL SERÁ PROPORCIONAL AO PRODUTO DA TENSÃO E TAXA DE CISALHAMENTO. SOB CONDIÇÕES SEVERAS DE CISALHAMENTO, TAIS COMO OCORREM EM MOLDAGEM POR INJEÇÃO, UM AUMENTO NA TEMPERATURA DE ATÉ 20ºC PODE SER OBSERVADO. ISTO REDUZIRIA A E ALTERARIA O COMPORTAMENTO PSEUDOPLÁSTICO DO MATERIAL. NÃO É MUITO PRÁTICO SE FAZER CORREÇÕES PARA ESSE EFEITO DE GERAÇÃODECALOR,POISPARAFINSDECÁLCULOS,ESTÃOSENDO CORRIGIDAS AS CURVAS DE FLUXO COMO UM TODO E NESSAS CORREÇÕES GERAIS ESTÃO INCLUÍDOS OS EFEITOS DO CALOR GERADO POR ATRITO.

35 D) EFEITOS DA ESTRUTURA MOLECULAR QUANTO MAIS RÍGIDA É UMA CADEIA, MAIOR É SUA VISCOSIDADE (EQUAÇÃO DE WLF, EQUAÇÃO I.78), QUE PODE SER REESCRITA DE UMA FORMA MAIS GERAL, USANDO Tg COMO TEMPERATURA DE REFERÊNCIA: log log g T Tg 516. TTg (I.81) EQUAÇÃO I.81: PARA UMA TEMPERATURA T, QUANTO MAIOR Tg DE UM POLÍMERO MAIOR É A VISCOSIDADE (DEVIDO A MAIOR RIGIDEZ DA MOLÉCULA). PESO MOLECULAR (PM): QUANTO MAIOR O TAMANHO DAS CADEIAS POLIMÉRICAS, MAIOR É A OPOSIÇÃO AO FLUXO VISCOSO NÚMERO DE ENROSCOS É MAIOR

36 A VISCOSIDADE AUMENTA RAPIDAMENTE COM O PM. PARA POLÍMEROS LINEARES (POLIETILENOS, POLIESTIRENOS, ETC) TEM SE OBSERVADO QUE A SEGUINTE RELAÇÃO É VÁLIDA: o K M w 34, (I.82) ONDE 0 É A VISCOSIDADE APARENTE A = 0, K É FUNÇÃO DA TEMPERATURA SOMENTE E M W É O PESO MOLECULAR PESO MÉDIO DO POLÍMERO. COM O AUMENTO DA TAXA DE CISALHAMENTO INDUZ SE UMA PROGRESSIVA ORIENTAÇÃO DAS MOLÉCULAS E UM CONSEQUENTE DESENROSCO ENTRE AS CADEIAS POLIMÉRICAS. O FATOR M W 3,4 TORNA SE MENOR (3,4 1) COM AUMENTO DA TAXA DE CISALHAMENTO. VALOR CRÍTICO DE M W (M W *). PARA M W < M W * MÁXIMO UM ENROSCO POR MOLÉCULA E A EQ. I.81 TEM O FATOR 3,4 REDUZIDO A 1.

37 FIGURA I.32 VS NÚMERO DE ENROSCOS, E PM. ÍNDICE DE POTÊNCIAS PODE SER VISTO COMO UM FATOR DEPENDENTE DO PM DO POLÍMERO PEQUENAS CADEIAS PRESENTES EM UM POLÍMERO COM ALTO PM AGEM COMO LUBRIFICANTE DAS CADEIAS MAIORES, DIMINUINDO A DA MASSA COMO UM TODO. ISTO SIGNIFICA QUE PARA UM MESMO PM MÉDIO, QUANTO MAIS LARGA A DISTRIBUIÇÃO DO PM MENOR SERÁ A DO POLÍMERO FUNDIDO.

38 E) EFEITOS DA PRESSÃO NA CABEÇA DO CAPILAR MEDIDA DA PERDA DE PRESSÃO P PODE RESULTAR EM PARÂMETROS REOLÓGICOS NÃO REAIS PRESSÃO MEDIDA ATRAVÉS DO PISTÃO P PODE SER DIFERENTE DE P A. FIGURA I.33 DETALHE DO BARRIL E CAPILAR DE UM REÔMETRO.

39 DIFERENÇA PROVOCADA PELA PERDA DE PRESSÃO DE FORMA NÃO LINEAR DEVIDO AOS EFEITOS DE ESTRANGULAMENTO NA ENTRADA DO CAPILAR. FIGURA I.34 TURBULÊNCIA DO FLUXO CISALHANTE E PERDA DE PRESSÃO NA ENTRADA DO CAPILAR. CORREÇÃO: TRANSDUTORES DE PRESSÃO NA POSIÇÃO DE ENTRADA DO CAPILAR.

40 SENDO PERDA TOTAL NO REÔMETRO P,EAQUEDADEPRESSÃONO BARRIL P B, E NO CAPILAR P C : P P P (I.83) B C PARA UM FLUÍDO DA LEI DAS POTÊNCIAS: P P B C L L B C R R C B 3n1 (I.84) PB IMPORTANTE MANTER TÃO PEQUENO QUANTO POSSÍVEL P CAPILARES LONGOS E ESTREITOS. C

41 FLUÍDOS NEWTONIANOS n = n = 1 P P B C R R C B 4 L L B C (I.85) F)INCHAMENTODOEXTRUDADO(IE) DESORIENTAÇÃO DAS MOLÉCULAS NA SAIDA DA MATRIZ CONTRAÇÃO NO SENTIDO LONGITUDINAL E AUMENTO NO RAIO DO EXTRUDADO

42 FIGURA I.35 ESQUEMA DO INCHAMENTO DO EXTRUDADO NA SAÍDA DE UM CAPILAR. ÂNGULO TORNA SE ZERO COM RECUPERAÇÃO E ELEMENTO TEM AUMENTO RADIAL COORDENADA TORNA SE r.

43 1 2 a dx (I.92) A EXPANSÃO DA EQUAÇÃO I.90, TORNA SE: 2n n 2 a (I.93) EM PRINCÍPIO PODE SE CALCULAR A ATRAVÉS DA EQUAÇÃO I.92 E USAR A EQUAÇÃO I.93 PARA OBTER.

44 t a 2 R L L n Q D n a 1/ n (I.96) A É DIRETAMENTE PROPORCIONAL A P E PORTANTO t A É PROPORCIONAL A P( 1/n) DEVERIA SER FUNÇÃO UNICAMENTE DE P. ANALIZANDO EQUAÇÕES ACIMA: lim P 0 lim P 2n 1 3n 1 (I.97) CURVA DE X P PASSA POR UM MÁXIMO. (COMPETIÇÃO ENTRE DEFORMAÇÃO E P EQUILÍBRIO ENTRE CISALHAMENTO E RECUPERAÇÃO INTERNA DA DEFORMAÇÃO)

45 FIGURA I.36 CURVA DE x P(P CORRIGIDO POR (L + ND)). PONTOS MAIS IMPORTANTES A CONSIDERAR: I) O INCHAMENTO DO EXTRUDADO AUMENTA COM O AUMENTO DO CISALHAMENTO ATÉ PERTO DE UMA TAXA DE CISALHAMENTO CRÍTICO C,APÓS O QUE O INCHAMENTO DIMINUI.

46 II) A UMA TAXA DE CISALHAMENTO FIXA OU UMA VAZÃO CONSTANTE, O INCHAMENTO DO EXTRUDADO DECRESCE COM A TEMPERATURA, MAS A RAZÃO DE INCHAMENTO MÁXIMO (D S /D I )AUMENTACOMA TEMPERATURA (FIGURA I.37). III) A UMA TENSÃO DE CISALHAMENTO FIXA, O INCHAMENTO DO EXTRUDADO É MUITO POUCO AFETADO PELA TEMPERATURA (PARA UMA BEM ABAIXO DA C * = TENSÃO DE CISALHAMENTO CRÍTICO ONDE COMEÇA A OCORRER FRATURA ITEM G). IV) A UMA TAXA DE CISALHAMENTO FIXA, O INCHAMENTO DO EXTRUDADODECRESCE COMOCOMPRIMENTODOCAPILAR(FIGURA I.38). V) QUANTO MAIOR O TEMPO DE RESIDÊNCIA NO CAPILAR MENOR É O INCHAMENTO DO EXTRUDADO (QUEDA EXPONENCIAL). VI) O INCHAMENTO DO EXTRUDADO AUMENTA EM FUNÇÃO DA DEFORMAÇÃO, ATINGINDO UM MÁXIMO, A PARTIR DO QUAL DIMINUI COMOAUMENTODOCISALHAMENTO.

47 VII) AUMENTANDO O PESO MOLECULAR DO POLÍMERO, AUMENTA O INCHAMENTO DO EXTRUDADO. RELAXAÇÃO MOLECULAR (RECUPERAÇÃO ELÁSTICA) NÃO É INSTANTÂNEA E PODE NÃO SER COMPLETADA ANTES QUE O EXTRUDADO SEJA CONGELADO. FIGURA I.37 RAZÃO DE INCHAMENTO EM FUNÇÃO DA W E T

48 FIGURA I.38 D S /D I x4r DEPENDÊNCIA DO INCHAMENTO COM O COMPRIMENTO DO CAPILAR. G) FRATURA DO FUNDIDO REFERE SE ÀS DISTORÇÕES DO EXTRUDADO POLIMÉRICO QUE EMERGE DE UMA MATRIZ. EM FLUXOS DE POLÍMEROS FUNDIDOS ATRAVÉS DE CAPILARES E OUTRAS MATRIZES ESTE FENÔMENO É OBSERVADO A UMA TENSÃO DE CISALHAMENTO CRÍTICA C,QUEÉDAORDEMDE10 5 N/m 2.

49 FOI VERIFICADO QUE A TENSÃO DE CISALHAMENTO CRÍTICA C NA PAREDE É INDEPENDENTE DA TEMPERATURA DO FUNDIDO E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AO PESO MOLECULAR PESO MÉDIO (M W ). PORTANTO, EXISTE UMA CONSTÂNCIA DO PRODUTO C.M W PARA A MAIORIA DOS POLÍMEROS E ESTE PRODUTO CRESCE COM O AUMENTO DO PARÂMETRO DE SOLUBILIDADE DO POLÍMERO. MECANISMO DA FRATURA DO FUNDIDO: (TORDELLA) RESULTADO DE TEMPO DE RELAXAÇÃO BAIXO EM RELAÇÃO ÀS TAXAS DE DEFORMAÇÃO TENSÃO CISALHANTE EXCEDE A RESISTÊNCIA DO FUNDIDO E A FRATURA OCORRE.

50 FIGURA I.39 TIPOS DE FRATURA DO FUNDIDO: A) ESPIRALADO; B) UNIFORME; C) BAMBÚ E D) AO ACASO. TENSÃO DE CISALHAMENTO CRÍTICA DEPENDE TAMBÉM DA FORMA DA MATRIZ (CIRCULAR, RETANGULAR, ETC). MATERIAL DA MATRIZ (AÇO, COBRE, ETC) AFETA OS VALORES DE C (ADERÊNCIA).

51 ÂNGULO DE ENTRADA NO CAPILAR TEM GRANDE EFEITO NA FRATURA DO FUNDIDO. QUANTO MAIS SUAVE A ENTRADA MENOR A FRATURA. FATORES COMO L/D AFETAM DIRETAMENTE C. DIÂMETROS GRANDES GERAM MAIOR TURBULÊNCIA E C AUMENTA TAMBÉM COM O AUMENTO DE L/D E COM O AUMENTO DE L. FRATURA DO FUNDIDO FENÔMENO QUE SE INICIA TANTO NA PAREDE DA MATRIZ QUANTO INTERIOR DO EXTRUDADO. I.7.3 SUPERPOSIÇÃO TEMPO-TEMPERATURA MÓDULO É UMA FUNÇÃO DO TEMPO E DA TEMPERATURA. COMPORTAMENTODOMÓDULOxTEMPODEUMPOLÍMEROA UMA DETERMINADA TEMPERATURA PODE SER ESTIMADO.

52 REALIZAR EXPERIMENTOS DE E(T) x t A UMA TEMPERATURA T 2 MÓDULO DIMINUI DE UM FATOR 10 NESSE PERÍODO DE TEMPO. EXPERIMENTOS A DIFERENTES TEMPERATURAS DIFERENTES CURVAS, OU RESPOSTAS VISCOELÁSTICAS SERÃO OBTIDAS (FIGURA I.40). FIGURA I.40 PREPARAÇÃO DA CURVA MESTRE DE RELAXAÇÃO DE TENSÕES DE VALORES EXPERIMENTAIS DE MÓDULOS A VÁRIAS T.

53 LONGO TEMPO DO EXPERIMENTO INADEQUADO FAZER EXPERIMENTOS À T CONSTANTE PARA SE OBTER TODO O EXPECTRO DO COMPORTAMENTO VISCOELÁSTICO DE UM POLÍMERO. CURVA MESTRE É BASEADA NO PRINCÍPIO DA SUPERPOSIÇÃO TEMPO TEMPERATURA. MATEMATICAMENTE:,, / ET t ET t a 1 2 T (I.98) a T, FATOR DE DESLOCAMENTO. EMPREGADO GERALMENTE PARA POLÍMEROS AMORFOS NÃO PODENDO SER APLICADO COM SUCESSO EM MATERIAIS SEMI CRISTALINOS. CORREÇÃO DA CURVA MESTRE NO SENTIDO VERTICAL DIVIDIR EQUAÇÃO I.98 PELA TEMPERATURA CORRESPONDENTE.

54 CORRIGIR VARIAÇÃO DO VOLUME ESPECÍFICO DEVIDO A VARIAÇÃO DE T DIVIDIR EQUAÇÃO I.97 POR (DENSIDADE). ET1, t ET2, t/ a T T T T T (I.99) TEMPERATURA DE REFERÊNCIA T O : T o To T ET t TT ETt a o,, / (I.100)

55 FUNÇÃO INVERSA DO MÓDULO (COMPLIANCE), A EQ. I.99 E I.100 SERIAM: T 1 T 1 J T 1, t T 2 T 2 J T 2, t / a T (I.101) E TT JT t T T JTt a o,, / o o T (I.102)