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Schmelzindex Prüfgeräte

Für jedes Prüfaufkommen das passende Schmelzindex-Prüfgerät

Schmelzindex-Prüfgeräte, auch Melt Flow Index Messgeräte genannt (in den Normen auch mit Fließprüfgerät beschrieben), werden zur Bestimmung der Schmelze-Massefließrate (MFR) und der Schmelze-Volumenfließrate (MVR) einer Kunststoffschmelze verwendet. Die Messung des Fließverhaltens der Schmelze dient dem Vergleich verschiedener Qualitäten desselben Polymers und ist ein wichtiger Parameter für die Qualitätssicherung und Wareneingangskontrolle, für die Materialauswahl und die Einrichtung von Verarbeitungsmaschinen bei Kunststoffverarbeitern. Je nach Stufe der Kunststoffverarbeitung variieren die Anforderungen an diese Schmelzindex-Prüfgeräte.

Übersicht Schmelzindex-Prüfgeräte MFI/MFR & MVR - Definition Beschreibung Prüfverfahren Video Normen

Übersicht der einzelnen Schmelzindex-Prüfgeräte

ZwickRoell liefert MFI-Geräte (Melt flow index) für Unternehmen, die in jeder Phase der Kunststoffproduktion tätig sind, einschließlich Rohstoffhersteller, Compoundeure und Verarbeiter. Finden Sie das richtige Schmelzindex-Prüfgerät für Ihre Anforderungen!

  • Cflow eignet sich vor allem Im Bereich der Wareneingangskontrolle, wo nur wenige Prüfungen durchgeführt werden. 
  • Mflow ist modular aufgebaut und verfügt über eine pneumatische Gewichtsaufbringungsvorrichtung und einen Kolbenwegaufnehmer.
  • Aflow mit seiner definierten Vorverdichtung der Polymere, der automatischen materialabhängigen Parametrierung, der schnellen Reststoffspülung mit einer Kraft von bis zu 80 kg und der Reinigung auf Knopfdruck hilft, Ihren Prüfablauf effizienter und sicherer zu gestalten.

Beschreibung und Einsatz der Melt Flow Index (MFI) bzw. MFR und MVR Verfahren

MFR oder Schmelze-Massefließrate (früher MFI oder Melt Flow Index bzw. Schmelzindex) misst die Geschwindigkeit der Extrusion von Thermoplasten durch eine standardisierte Öffnung in einer Düse bei einer bestimmten Temperatur und Belastung. Während die MFR in Masse pro Zeiteinheit gemessen wird, z. B. Gramm/10 Minuten, wird die MVR in Volumen pro Zeiteinheit gemessen, z. B. cm3/10 Minuten. Das Verhältnis der beiden Werte, MFR geteilt durch MVR, liefert ein Maß für die Schmelzedichte eines Materials in g/cm3

Da die Schmelzedichte eines Kunststoffs nicht mit seiner Festkörperdichte identisch ist, ist die Kenntnis dieser beiden Werte für Kunststoffverarbeiter wichtig, um beispielsweise sicherzustellen, dass die von ihnen verwendete Spritzgussmaschine über eine ausreichende Kapazität zur Verarbeitung des gewünschten Teils verfügt.

Das Spritzgießen ist die am weitesten verbreitete Methode zur Verarbeitung von Kunststoffen. Polymere für das Spritzgießen zeichnen sich in der Regel durch eine hohe Fließfähigkeit bei einer Temperatur aus, die ein präzises Füllen einer Form bei dem angegebenen Einspritzdruck ermöglicht, um in einigen Fällen sehr komplexe Spritzgussprodukte zu erhalten. Daher ist es sehr wichtig, die richtige Polymertype mit einer angemessenen Schmelzedichte sowie die richtigen Verarbeitungsparameter wie Temperatur und Druck zu verwenden. Eine weitere Methode der Kunststoffverarbeitung ist die Kunststoffextrusion, bei der sich die Polymertypen in der Regel durch höhere Molekulargewichte und eine höhere Viskosität im geschmolzenen Zustand auszeichnen. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle der Extrusion bei der Formung von Profilen (Stäben, Rohren), Folien und Produkten wie Kunststoffschnüren, die in einem einzigen, kontinuierlichen Faden extrudiert werden. 

Das Schmelzindex Prüfverfahren

Für jedes Prüfverfahren wird eine Düse mit einer bestimmten Öffnungslänge und einem bestimmten Durchmesser sowie einer bestimmten Zylindertemperatur und Kolbenlast verwendet, die durch die Normen ASTM D1238 oder ISO 1133 festgelegt sind.

  • Für die Prüfung wird die Düse mit der festgelegten Öffnungsgröße in einen beheizten Zylinder eingesetzt. 
  • Das Polymergranulat wird hinzugefügt und mit einem Kolben in den Zylinder gepresst.
  • Während einer bestimmten Erhitzungszeit schmilzt das Polymer oder wird erweicht.
  • Ein Gewicht wird auf den Kolben gelegt, und das geschmolzene Polymer wird durch die Düse gepresst.
  • Das Schmelzindex-Prüfgerät berechnet die extrudierte Masse pro Zeiteinheit (MFR) oder den Weg, den der Kolben pro Zeiteinheit zurücklegt (MVR).

Am Ende des Tests werden die Düse und der Prüfkanal gereinigt.

Video: Durchführung der Schmelzindex-Prüfung am Bsp. des ZwickRoell Aflow

Bestimmung des Schmelzindex von Thermoplasten nach ISO 1133 und ASTM D1238

Unterscheidung der Prüfverfahren nach Normen:

Verfahren A: Schmelze-Massefließrate (MFR - melt mass-flow rate)

  • Bei diesem Verfahren werden die Extrudate in gleichmäßigen Zeitintervallen abgeschnitten. Im Anschluss wird deren Masse auf einer Analysenwaage bestimmt. Das Prüfergebnis ist die extrudierte Masse pro Zeiteinheit. Sie wird üblicherweise in g/10 min angegeben.
  • Die Genauigkeit der Abschnittszeiten und die gewogene Masse bestimmen die Güte des ermittelten MFR-Ergebnisses. Das manuelle Abschneiden ist nur bei niedrigen MFR-Werten zu empfehlen, sofern die Abschnittszeiten lang sind. Wenn mehrere Abschnitte aus einer Kanalfüllung bestimmt werden sollen oder wenn die MFR-Werte größer als 10 g/10 min sind, empfehlen wir den Einsatz einer automatischen Abschneidevorrichtung.

Verfahren B: Schmelze-Volumenfließrate (MVR - melt volume-flow rate)

  • Hierzu muss das Fließprüfgerät mit einem Kolbenwegaufnehmer ausgerüstet sein. Das MVR-Ergebnis ist das extrudierte Materialvolumen pro Zeiteinheit. Es wird in cm3/10 min angegeben und errechnet sich aus dem Weg, den der Prüfkolben pro Zeiteinheit zurücklegt.
  • Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens ist der Wegfall des mechanischen Abschneidens. Bei der Synchronisierung der Weg-Zeit-Messwerte kann in diesem Verfahren eine hohe Genauigkeit schon bei kurzen Messzeiten und Kolbenwegen erzielt werden. Dadurch sind je nach Material, Genauigkeitsforderung und MVR-Ergebnis bis zu 40 Einzelmessungen aus einer Prüfkanalfüllung möglich.

Verfahren C nach ASTM D 1238: Messung mit halber Düse

  • Am häufigsten werden Düsen mit einer Höhe von 8,00 mm und einem Bohrungsdurchmesser von 2,095 mm benutzt. Zur Messung von MFR-Werten, die größer als 75 g/10 min sind, empfehlen die Normen eine „halbe Höhe/halber Bohrungsdurchmesser“-Düse mit den Abmessungen 4,00/1,050 mm. Dies wird in der ASTM D 1238 als Verfahren C bezeichnet.

Verfahren D nach ASTM D 1238: Mehrstufenversuche

  • Bei manchen Polyolefinen ist es üblich, den MVR-Wert für verschiedene Belastungsstufen anzugeben und das Fließratenverhältnis FRR zu bestimmen.
  • Bei einfachen Fließprüfgeräten sind dazu Messungen aus mehreren Füllungen erforderlich. Fließprüfgeräte, die mit einer automatischen Belastungswechsel-Einrichtung ausgestattet sind, können auch mit mehreren Gewichtsstufen aus einer einzigen Füllung messen.

Downloads

Name Typ Größe Download
  • Branchenbroschüre: Kunststoff & Gummi PDF 9 MB
  • Produktbroschüre: Fließprüfgeräte PDF 3 MB
  • Produktinformation: Fließprüfgerät Aflow PDF 90 KB
  • Produktinformation: Fließprüfgerät Mflow PDF 127 KB
  • Produktinformation: Fließprüfgerät Cflow PDF 221 KB

Weiterführende Information zur Prüfung von Kunststoffen

Schmelzindexprüfung Kunststoff
ISO 1133-1, ISO 1133-2, ASTM D1238
Bestimmung der Schmelze-Massefließrate (MFR), Schmelze-Volumenfließrate (MVR)
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