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Determinazione dell'indice di fluidità in massa (MFR) e in volume (MVR)

in accordo con ISO 1133-1, -2 e ASTM D1238

I plastometri a estrusione permettono di misurare l'indice di fluidità in massa (MFR, melt index) e l'indice di fluidità in volume (MVR, volume index) di materiali termoplastici caricati e non caricati, secondo le norme ISO 1133e -2, ASTM D 1238 e simili.

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  • Brochure settore industriale: Materie plastiche e gomma PDF 9 MB

Metodi per la determinazione dell'indice di fluidità

Metodi per la determinazione dell'indice di fluidità

Metodo A, MFR
Metodo B, MVR
Metodo C secondo la ASTM D1238, dimensioni dimezzate del punzone
Metodo D secondo la ASTM D1238, prova multi-step
Funzione APC – automatic optimization of measurement intervals

Metodo A, MFR

  • Con questo metodo l'estruso viene tagliato a intervalli costanti e la sua massa determinata con una bilancia analitica.
  • Il risultato di prova è la massa estrusa per unità di tempo, solitamente in g/10 min.
  • La sequenza di prova può essere automatizzata solo in misura limitata in quanto un operatore deve essere presente per tutta la durata del test.

Metodo B, MVR

  • Con questo metodo non viene determinata la massa ma bensì il volume dell'estruso ad intervalli regolari. Il plastometro è dotato di un trasduttore di spostamento per la misurazione della corsa del pistone. Il risultato MVR è il volume del materiale estruso per unità di tempo, espresso in cm³/10 min e viene calcolato dalla distanza che il pistone percorre per unità di tempo.
  • Quando l'estruso ha una densità omogenea, questa può essere utilizzata per la conversione tra i valori di MVR e MFR. Se la materia plastica non è caricata, spesso non è possibile eseguire questo procedimento con un alto livello di accuratezza a causa della distribuzione non omogenea.
  • Un vantaggio significativo di questo metodo è l'eliminazione del taglio meccanico. L'intera sequenza di prova può essere eseguita senza l'influenza dell'operatore.

Metodo C secondo la ASTM D1238, dimensioni dimezzate del punzone

  • L'area di applicazione è quella relativa al settore delle poliolefine, con valore MRF superiore a 75 g/10 min.
  • Ci sono due alternative per testare questi materiali: modificare il peso di prova e portarlo a un valore ridotto, o utilizzare un punzone con altezza e diametro dimezzati
  • Queste opzioni sono disponibili anche per le prove secondo la ISO 1133-1. Tuttavia, non è possibile una comparazione diretta dei risultati determinati usando il punzone standard.
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Metodo D secondo la ASTM D1238, prova multi-step

  • Con diversi poliolefine si è soliti indicare il valore MVR per i diversi livelli di carico e determinare il rapporto dell'indice di fluidità (Flow-rate ratio FRR). Questo necessita misurazioni con diverse cariche materiali quando vengono utilizzati plastometri a estrusione semplici. I plastometri con unità automatica di cambio carico possono misurare livelli multipli di carico con un'unica barra di riempimento materiale.
  • ZwickRoell produce plastometri a estrusione lineare per il Metodo A e plastometri con misurazione automatica dello spostamento, utilizzabili per entrambi i metodi A e B.

Funzione APC – automatic optimization of measurement intervals

  • Quando si misura l'indice di fluidità gli intervalli di misurazione devono essere impostati in modo che il tempo e, in caso di misurazione MVR, la corsa di misurazione siano il più lunghi possibile. Questo rende il metodo estremamente preciso. Quando ci si trova al di fuori del range ottimale, il numero di errori di misurazione aumenta rapidamente.
  • I plastometri Mflow e Aflow sono dotati di funzione APC. Questa funzione misura la velocità del pistone poco prima dell'inizio della misurazione. Utilizzando queste informazioni, viene selezionato il tipo di controllo migliore che viene a sua volta impostato per l'intervallo di misurazione più adatto per il valore MVR. I pretest non sono più necessari e il processo richiesto per la programmazione delle prove si riduce a poche e semplici impostazioni di alcuni parametri che si applicano a tutti i materiali da testare.

ISO 1133-2 Prove su plastiche sensibili all'umidità e all'invecchiamento accelerato

Per eseguire prove su materiali come PBT, PET, o PA è necessario prendere speciali precauzioni. In primo luogo, devono essere asciugati accuratamente prima di inserirli nel cilindro di estrusione. L'uso facoltativo di azoto nel cilindro di estrusione impedisce il contatto diretto del materiale con l'aria dell'ambiente. Il test viene eseguito in sequenze temporali definite e registrate dal software. I plastometri devono soddisfare condizioni specifiche in termini di distribuzione di temperatura spaziale e temporale nel cilindro di estrusione.

Correlazione tra misure di MFR e misure di viscosità intrinseca per il PET

Il peso molecolare del polietilene tereftalato (PET) è di solito descritto in termini di viscosità intrinseca. Si tratta del valore IV in dl/g. Più lunghe le catene polimeriche, maggiore sarà questo valore caratteristico. Questo rende possibile dimostrare l'influenza dell'umidità sulle catene molecolari.

Uno svantaggio però di questo metodo è il fatto che i riciclatori di PET spesso non sono in grado di gestire solventi tossici o corrosivi necessari alla misurazione diretta della viscosità intrinseca. Inoltre, la lunga durata del test pone un problema pratico. Pertanto, anche in questo campo, sin dai primi anni 90, è stata utilizzata la misurazione dell'indice di fluidità in massa (MFR).

Con l'utilizzo del testXpert III è possibile determinare la correlazione tra i valori IV e MFR, i quali possono essere poi applicati ad altre misurazioni.

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