دانسیته یا چگالی چیست؟
دانسیته به ماده پارامتری گفته می شود که نشان دهنده جرم واحد حجم آن ماده است که از تقسیم جرم ماده بر حجم حاصل می شود و به طور معمول به صورت کیلوگرم بر مترمکعب یا گرم بر سانتیمتر مکعب بیان می گردد.
چگالی پلیمر معمولاً برای درک تغییرات در ساختار و ترکیب کلی مواد پلیمری اندازه گیری می شود. همچنین اندازه گیری جهت ارزیابی یکنواختی مواد برای استفاده در محصولات گوناگون انجام می شود. قبل از ادامه مطلب پیشنهاد می کنیم اگر قصد خرید مستربچ رنگی در گریدهای مختلف دارید، از صفحه مستربچ رنگی بازدید کنید.
تجهیزات لازم برای تست دانسیته پلیمر
- دماسنج با دقت ۱/۰ سانتی گراد
- ترازو با دقت ۱/۰ میلی گرم
- ظرف غوطه‌وری به همراه تکیه گاه ثابت و سیم نازک به قطر حداکثر ۵/۰ میلیمتر
چگونگی اندازه گیری دانسیته یا چگالی از طریق غوطه وری
در ابتدا از محصول مورد نظر یا پلاستیک که قرار است تعیین چگالی روی آن صورت گیرد، با جرم حداقلی یک گرم بریده می شود. لازم است در این مرحله دقت کافی را داشته باشید تا سطح آزمونه هیچگونه حفره ای نداشته و کاملاً صاف باشد؛ چون در صورت صاف نبودن ممکن است هوا در هنگام انجام آزمون در حفره حبس شده و خطا ایجاد کند.
در این مرحله باید آزمونه روی ترازو وزن شود. به این صورت که در هوا روی ترازو به صورتی که از یک سیم با قطر نهایتا ۵/۰ میلیمتر آویزان باشد. البته این کار را با دقت کافی انجام دهید تا ارتفاع سیم در حین اندازه گیری با خم شدن تغییر نکند. برای انجام این کار بهتر است از سیم مسی استفاده شود. در مرحله بعد باید سیم و آزمون در ظرف غوطه وری داخل مایع غوطه وری قرار داده شود. زمانی می توانید وزن کنید که با کمک تکیه گاه کاملا پایدار شده باشد.
نکته مهم این است که هنگامی که سیم و نمونه درون مایع غوطه وری قرار داده می شوند، حباب هایی در نزدیکی و چسبیده به آزمونه به وجود می آیند که در آزمون خطا ایجاد می کنند. برای حل این مشکل باید این حباب ها به خیلی آهسته و با دقت با یک سیم نازک خارج شوند. سپس در این مرحله چگالی آزمونه پلیمری محاسبه می شود.
لازم به توضیح است که p در این فرمول دانسیته مایع غوطه وری می باشد. محلول یا مایع غوطه وری که در تعیین دانسیته پلاستیک ها از طریق غوطه وری مورد استفاده قرار می گیرد، آب مقطر یا متانول است. تامین کننده معتبر، دانسیته یا چگالی مایع مورد استفاده را تعیین می کند. کسی که آزمون را انجام می دهد بایستی با ثبت دمای آزمون و مایع از روی اسناد و گواهی تامین کننده باید مقدار چگالی محلول را بخواند و آن را در رابطه بالا قرار دهد. در صورت مشکوک شدن به عددهای تامین کننده یا دسترسی نداشتن به مقدار دانسیته در دمای مد نظر، برای محاسبه دانسیته می توانید از پیکنومتر استفاده کنید.
پیشنهاد مطالعه: شاخص جریان مذاب چیست؟
پیکنومتر چیست
پیکنو متر به وسیله ای می گویند که جنس شیشه ای داشته و روی آن خط نشانی وجود دارد. این وسیله می تواند حجم دقیق را معین نماید. چنانچه مایع در پیکنومتر در دمای آزمون تا خط نشانی ریخته شود به این معنی است که شما تا حجم تعیین شده در آن به پیکنومتر مایع اضافه کرده اید. پس در این مرحله برای تست دانسیته چگالی در مایع غوطه وری به وزن آن نیاز خواهید داشت. اینجاست که باید پیکنومتر پر شده برای وزن کردن روی ترازو قرار بگیرد. بعد از اندازه گیری وزن بایستی وزن پیکنومتر خالی کم شود تا این گونه وزن محلول غوطه وری که در درون پیکنومتر وجود دارد و حجم دقیق آن به دست آید. چگالی مایع با تقسیم جرم بر حجم به دست خواهد آمد.
توجه داشته باشید نکته ای مهم وجود دارد: لازم است دمای محلول غوطه وری که در درون پیکنومتر وجود دارد با دمایی که نمونه در آن غوطه ور شده است به دلیل وابستگی زیاد چگالی مایعات به دما کاملاً همسان باشد. برای انجام دقیق این کار پیکنومتر دماسنج دار بهترین گزینه می باشد.
پیشنهاد مطالعه: مستربچ سفید، خرید + کاربرد + ویژگی های آن
چگونگی تست دانسیته گرانول ها و موادی با ابعاد کوچک
با توجه به مطالب بالا سوالی مطرح می شود، برای به دست آوردن دانسیته گرانول ها یا پلاستیک هایی با ابعاد کوچک و جرم کمتر از یک گرم چه کار باید کرد؟
باید بگوییم که روش گفته شده در بالا یعنی اندازه گیری چگالی پلیمرها از طریق غوطه وری روش اصلی می باشد اما برای مواد و اجسامی که دارای ابعاد کوچکی هستند و جرم آنها کمتر از یک گرم است از دو روش می توان استفاده کرد. با وجود اینکه این روش ها استاندارد نیستند اما نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که این روش ها درصد خطای بسیار پایینی دارند.
استفاده از توری
از آنجایی که نمی توان گرانول ها یا تکه های کوچک یک جسم را از سیم آویزان کرد، می توان برای این کار از یک توری استفاده کرد. البته باید از توری کوچک استفاده کرد که تماس آن با مایع غوطه وری منجر به واکنش نشود و تغییر پیدا نکند. برای اندازه گیری دانسیته گرانول ها نیز باید چند گرانول درون یک توری قرار گرفته شوند، سپس از سیم آویزان شده، یکبار در هوا و بار دیگر در محلول غوطه وری وزن می شوند. در ادامه کار محاسبات مربوط به پلاستیک ها همانند روش بالا انجام می گیرد.
نکته بسیار مهم در این روش این است که حین قرار دادن گرانول و پلاستیک ها داخل توری امکان وجود هوا و حباب بین دانه ها وجود دارد. لذا این کار به دقت بسیار زیادی نیاز دارد. همچنین بایستی حباب گیری به بهترین نحو انجام گیرد تا اندازه گیری دانسیته پلیمر دچار خطا نشود.
پیشنهاد مطالعه: مستربچ الیاف چیست؟
روش تجربی دوم
در روش دوم از تغییر شکل مواد جهت محاسبه دانسیته اجسام کوچک استفاده می شود. مثلا چند گرانول را در دستگاه شاخص جرمی مذاب ذوب می کنند تا رشته هایی با وزن بیشتر از یک گرم به وجود آید. سپس محاسبه دانسیته طبق روش اول انجام می گیرد.
چند نکته درباره تعیین چگالی پلیمرها به روش غوطه وری
- از مراجعی مانند هندبوک یا برخی سایت هایی که برای به دست آوردن دانسیته مایع غوطه وری در دماهای مختلف وجود دارند استفاده نکنید.
- برای تعیین دانسیته پلیمرها حباب گیری را با دقت کامل انجام دهید.
- دمای مایع غوطه وری و دمای آزمون بایستی ثبت شده و تغییری نداشته باشد.
- در صورت کمتر بودن دانسیته آزمونه پلاستیکی از مایع غوطه وری، لازم است مایع غوطه‌وری دیگری انتخاب و جایگزین شود.
- طول سیم هنگام آزمون باید ثابت بوده و تغییری نداشته باشد.
- با قرار گرفتن دستگاه تست دانسیته و ترازو روی یک میز ارتعاش گیری توسط دمپرها لازم است که انجام گیرد، تا خواندن وزن ها دچار هیچ خطایی نشود.
تغییر در بلورینگ، جذب حلال، کمبود نرم کننده و … نمونه های پلاستیکی موجب تغییر دانسیته آن ها می شود. لازم به ذکر است که تغییر دانسیته در دماهای مختلف اتفاق می‌افتد، به همین دلیل برای اینکه دانسیته پلاستیک را به طور دقیق اندازه گیری کنیم لازم است به مواردی توجه داشته باشیم:
- توجه داشتن روی تغییرات فیزیکی نمونه
- تعیین کردن نوع ماده
- میانگین چگالی در یک نمونه بزرگ
- یکسان بودن و یکنواختی نمونه مابین نمونه های مختلف
- محاسبات مربوط به نسبت هزینه به وزن نمونه
پیشنهاد مطالعه: کاربرد مستربچ در صنعت
آزمون های تست دانسیته پلیمر
رایج ترین آزمون هایی که برای اندازه گیری دانسیته پلیمر ها وجود دارد عبارتند از:
- ASTM D1505
- IISO1183-2
- ASTM D792-98
بدون دیدگاه