Rheological comparison of three polyethylene film resins

Authors


Abstract

Several rheological tests have been carried out on low density, film-grade polyethylenes manufactured by three Canadian companies. The resins all have densities around 0.92, but are made by different processes. The Union Carbide resin is made in a tubular reactor, the C.I.L. resin in a two-stage autoclave and the DuPont of Canada resin by means of a low pressure copolymerization process.

The shear viscosity was determined for each resin over a wide range of shear rates at several temperatures, and the first normal stress difference was determined at low shear rates. Die swell was measured at the higher shear rates. The low-pressure copolymer was found to be quite similar in its behavior to the resin made in a high pressure autoclave.

Correlations between the various properties measured, proposed by Abdel-Khalik et al(7) on the basis of the Goddard-Miller constitutive equation(8), were tested and found not to be obeyed. A method proposed by Tanner for calculating die swell from the viscometric functions is also evaluated.

Abstract

On a fait plusieurs essais rhéologiques sur des polyéthylènes de faible densité et de qualité “pellicule” qui sont fabriqués par trois compagnies canadiennes. Toutes les résines ont des densités d'à peu près 0.92, mais elles sont fabriquées par différents procédés: la résine de l'Union Carbide est produite dans un réacteur tubulaire, celle de Canadian Industries Ltd. l'est dans un autoclave à deux étages et celle de Du Pont of Canada l'est par un procédé de copolymérisation sous faible pression.

On a déterminé, pour chaque résine, la viscosité de cisaillement sur une grande échelle de taux de cisaillement et à plusicurs températures; on a déterminé, à de faibles taux de cisaillement, la première différence en effort normal. On a mesuré le gonflement des matrices aux taux de cisaillement les plus élevés. On a trouvé que le copolymère fabriqué sous faible pression ressemblait complètement dans son comportement à la résine produite dans un autoclave sous forte pression.

On a étudié les corrélations entre les diverses propriétés mesurées, qu'Abdel, Kalik et al avaient proposées(7) en se basant sur l'équation constitutive de Goddard et Miller(8); on a constaté qu'elles n'étaient pas effectives. On a aussi évalué une méthode proposée par Tanner pour calculer le gonflement des matrices à partir des fonctions viscosimétriques.

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