Tester della densità reale con metodo dello spostamento di gas per la densità reale delle microsfere espandibili

Le microsfere espandibili, piccole sfere termoplastiche incapsulate con gas, sono costituite da un guscio di polimero termoplastico e da un gas alcano liquido incapsulato. Quando le microsfere vengono riscaldate, il guscio si ammorbidisce e la pressione dell'aria interna aumenta notevolmente, provocando un'enorme espansione delle microsfere fino a 60 volte il loro volume originale, conferendo loro la doppia funzione di riempitivo leggero e agente espandente. Essendo un riempitivo leggero, le microsfere espandibili possono ridurre notevolmente il peso dei prodotti con densità molto bassa e la misurazione della loro densità è molto importante.

 

Figura 1 Microsfere espandibili

 

1.  Principio del tester di densità reale serie EASY-G 1330

Il tester di densità reale serie EASY-G 1330 si basa sul principio di Archimede, utilizzando gas di piccolo diametro molecolare come sonda e l'equazione di stato del gas ideale PV=nRT per calcolare il volume di gas scaricato dal materiale in determinate condizioni di temperatura e pressione, in modo da determinare la vera densità del materiale. Il gas di piccolo diametro molecolare può essere utilizzato come azoto o elio, poiché l'elio ha il diametro molecolare più piccolo ed è un gas inerte stabile, che non reagisce facilmente con il campione mediante adsorbimento, quindi l'elio è generalmente raccomandato come gas sostitutivo.

 

2.  Vantaggi del tester di densità reale serie EASY-G 1330

Il tester di densità reale serie EASY-G 1330 utilizza il gas come sonda, che non danneggerà il campione di prova e il campione può essere riciclato direttamente; e nel processo di test, il gas non reagirà con il campione e non causerà corrosione all'apparecchiatura, quindi il fattore di sicurezza del processo di utilizzo è elevato; inoltre, il gas ha caratteristiche di facile diffusione, buona permeabilità e buona stabilità, che possono penetrare più rapidamente nei pori interni del materiale e rendere i risultati del test più accurati.

 

Procedura sperimentale

 

①Riscaldamento: aprire la valvola principale della bombola e il tavolo di riduzione della pressione, accendere l'interruttore di alimentazione almeno mezz'ora prima, pressione di uscita del tavolo di riduzione della pressione del gas: 0,4 ± 0,02 MPa;

 

②Calibrazione dello strumento: prima dell'inizio dell'esperimento, calibrare lo strumento con sfere d'acciaio standard per garantire che il volume delle sfere d'acciaio testate in tutte le tubazioni dell'apparecchiatura rientri nel valore standard prima di iniziare l'esperimento;

 

③Determinazione del volume della provetta campione: installare la provetta campione vuota nella cavità dello strumento e serrarla, impostare il software, determinare il volume della provetta campione e registrare il volume corrispondente della provetta campione alla fine dell'esperimento;

 

④Pesata del campione: per ridurre l'errore del test, è necessario pesare il maggior numero di campioni possibile. Ogni test deve pesare il campione a circa 3/4 del volume del tubo del campione, pesare la massa del tubo vuoto M1, aggiungere il campione e pesare M2 per calcolare la massa del campione;

 

⑤Elaborazione dei campioni: tutti i campioni non sono stati pretrattati per garantire la coerenza con le condizioni di controllo della qualità della produzione;

 

⑥Determinazione della densità reale: installare la provetta del campione pesato nello strumento, impostare i parametri di determinazione della densità reale nel software e visualizzare i risultati della densità reale sul software dopo l'esperimento.

 

Risultati e discussione dell'esperimento

Il gas sostitutivo del tester di densità reale serie EASY-G 1330 può essere scelto tra azoto o elio e gli esperimenti sono stati condotti rispettivamente con due gas sostitutivi. I risultati erano stabili e rientravano nel valore teorico. I dettagli sono i seguenti.

①Risultati del test dell'elio

I risultati reali della densità delle microsfere Expancel DE testate con elio come gas sostitutivo sono mostrati nella Figura 2.

Nome del campione: 461DET40d25

Modalità test: modalità pompa senza vuoto per la misurazione

Gas di spostamento: elio

Metodo di prova: prova a pressione fissa

massa del campione: volume del campione pari a circa 3/4 della provetta campione

Pretrattamento del campione: non trattato

 

Figura 2 Rapporto sul test della densità reale dell'elio come gas sostitutivo

 

Dai risultati dei test si è riscontrato che il valore della pressione di equilibrio aumentava con l'aumentare del punto sperimentale ed aumentava anche il valore della densità reale del singolo punto, probabilmente perché le piccole molecole di elio distrussero i pori all'interno del campione, portando così ad un aumento del valore di densità reale, ben oltre il suo valore teorico;

 

②Risultati del test sull'azoto

Gli stessi campioni di microsfere Expancel DE sono stati testati per la densità effettiva utilizzando l'azoto come gas sostitutivo e i risultati sono mostrati nella Figura 3.

 

Nome del campione: 461DET40d25

Modalità test: modalità pompa senza vuoto per la misurazione

Gas di spostamento: azoto

Metodo di prova: prova a pressione fissa

Qualità del campione: volume del campione pari a circa 3/4 della provetta campione

Pretrattamento del campione: non trattato

 

Figura 3 Rapporto sul test della densità reale dell'azoto come gas sostitutivo

 

Dai risultati del test, si è riscontrato che il valore della pressione di equilibrio era stabile e il valore della densità reale a punto singolo era stabile e modificato alla quarta cifra decimale e i risultati del test erano coerenti con il valore teorico di questo campione. I risultati del test sono conformi al valore teorico di questo campione. La ragione del grande valore dell'elio deve essere ulteriormente studiata.

 

 

Attraverso gli esperimenti di cui sopra, si può vedere che la vera densità delle microsfere espandibili può essere misurata con precisione utilizzando l'azoto come gas sostitutivo. Il tester di densità reale serie EASY-G 1330 di CIQTEK può testare la densità reale di tre microsfere espandibili in parallelo o alternativamente, il che migliora notevolmente l'efficienza dei test sui materiali e può essere ampiamente utilizzato per un rapido controllo della qualità dei prodotti nelle linee di produzione industriale.