Preskušanje MFR in MVR plastike
Preskus pretoka taline (imenovan tudi preskus indeksa taljenja ali preskus indeksa pretoka taline) je preskusna metoda, ki se uporablja za določanje lastnosti pretoka termoplastičnih materialov. Preskus meri, koliko materiala teče skozi standardizirano matrico, medtem ko je izpostavljen določeni obremenitvi in temperaturi. Rezultat je izražen kot indeks taline (MI) ali indeks pretoka taline (MFI), ki z uporabo različnih preskusnih metod zagotavlja standardne karakteristične vrednosti, kot sta MFR (masni pretok taline) in MVR (volumenski pretok taline).
Preskusa MFR in MVR se uporabljata za oceno predelovalnosti plastike in za zagotovitev, da kakovost in lastnosti proizvedenega plastičnega materiala izpolnjujejo določene zahteve. Preskus običajno izvajajo proizvajalci in predelovalci plastike, katerih naloga je zagotoviti, da so preskušani plastični materiali primerni za predvideno uporabo.
Preskus pretoka taline ima tudi pomembno vlogo pri zagotavljanju kakovosti plastičnih izdelkov. Z rednimi preskusi indeksa taljenja je mogoče odstopanja v proizvodni verigi odkriti in popraviti v zgodnji fazi procesa.
Definicije pojmov Standardi Primerjava preskusih metod Preskusne zahteve v skladu s standardom Prenosi Zahtevajte ponudbo
Definicije izrazov, povezane s preskusom MFR in MVR
| Normativni izraz | Značilne vrednosti | Unit | Normativna referenca | Sopomenke | Pomen |
|---|---|---|---|---|---|
Masni pretok taline | MFR | g/10 min | Talilni indeks Indeks pretoka taline Stopnja masnega pretoka MFI vrednost | Masa termoplastičnega materiala, ki gre skozi matrico določenih dimenzij in lastnosti pri določeni temperaturi in pod znano obremenitvijo v časovnem obdobju 10 minut. | |
Stopnja prostorninskega pretoka taline | MVR | cm3/10 min | ISO 1133-1 | Stopnja prostorninskega pretoka MVI vrednost | Prostornina termoplastičnega materiala, ki gre skozi matrico določenih dimenzij in lastnosti pri določeni temperaturi in pod znano obremenitvijo v časovnem obdobju 10 minut. |
Razmerje pretoka | FRR | ISO 1133-1 | Kvocient dveh stopenj masnega pretoka taline, izmerjenih pod različnimi standardiziranimi obremenitvami in tako predstavlja različne točke na krivulji viskoznosti. | ||
Gostota plastične taline pri preskusni temperaturi | ρ | g/cm3 | ISO 1133-1 ASTM D1238 | Gostota taline | Kvocient MFR/MVR. Vrednost se lahko določi s hkratnim merjenjem masnega pretoka taline in volumskega pretoka taline v ekstruzijskem plastometru. |
Navidezna strižna stopnja | γ ̇ (točka gama) | 1/s | ISO 11443 | Navidezna strižna stopnja Navidezna strižna stopnja | Strižna hitrost, ki izhaja iz nepopravljenega izračuna toka ne-newtonske tekočine. |
Navidezna strižna napetost | τ (tau) | Pa | ISO 11443 | Navidezna strižna napetost | Strižna napetost, izračunana za matrico z majhnim razmerjem odprtine (L/D < 100) brez uporabe popravka za padec tlaka. |
Navidezna viskoznost | η (eta) | Pa s | ISO 11443 | Navidezna viskoznost | Viskoznost, izračunana iz kvocienta navidezne strižne napetosti in navidezne strižne hitrosti. |
Standardi za preskuse MFR in MVR na plastiki
- ISO 1133-1 - Plastika – Ugotavljanje masnega pretoka taline (MFR) in volumskega pretoka taline (MVR) termoplastov – 1. del: Standardna metoda
- ISO 1133-2 - Plastika – Ugotavljanje masnega pretoka taline (MFR) in volumskega pretoka taline (MVR) termoplastov – 2. del: Metoda za materiale, občutljive na časovno temperaturno zgodovino in / ali vlago
- ASTM D1238 - Standardna preskusna metoda za stopnje pretoka taline termoplastov z ekstruzijskim plastometrom
- ASTM D3364 Standardna preskusna metoda za stopnje pretoka za poli (vinil klorid) z molekularnimi strukturnimi posledicami
Poleg tega je treba upoštevati specifikacijske standarde posameznih materialov za oblikovanje, v katerih so standardizirane preskusne temperature, nazivne obremenitve in po potrebi drugi posebni pogoji, specifični za material, ki se uporabljajo za MFR in MVR preskuse. Te lahko odstopajo od standardnih specifikacij ISO 1133 in ASTM D1238.
ISO v primerjavi z ASTM pri meritvah MFR in MVR
Postopki za meritve MFR, MVR in FRR na termoplastih so enakovredni, vendar ne enaki glede na standarda ISO 1133 in ASTM D1238, saj se v nekaterih pogledih razlikujejo, zlasti v preskusnem postopku in preskusnih pogojih:
- Za nekatere polimere so preskusne temperature in teže drugače določene v ISO in ASTM.
- Priporočena količina polimera za uporabo je nekoliko drugačna.
- Trajanje faze predgretja je v standardu ISO 1133-1 nastavljeno na najmanj 5 minut, lahko pa tudi bistveno dlje. V ASTM D1238 je trajanje faze predgretja standardizirano na 7 minut s strogim dovoljenim odstopanjem ±0,5 minute.
- Po standardu ISO je začetna točka preskusa položaj bata 50 mm nad matrico, ASTM pa to točko postavlja na 46±2 mm.
- Preskušanje občutljivih vrst polimerov v zvezi s časovno ali temperaturno odvisno zgodovino in/ali vlago (npr. PBT, PET ali PA) so opisani v ločenem standardu ISO 1133-2, medtem ko ASTM D1238 določa ozko dopustno časovno zaporedje preskušanja za vse vrste polimerov
- ISO 1133-1 v veliki meri prepušča upravljavcu, da določi primeren odsek ali merilne intervale za merilni postopek, medtem ko ASTM D1238 zelo natančno določa, na kateri razdalji poti bata ali pri katerem intervalu odseka je treba opraviti meritve, pri kateri vrednosti MFR ali MVR.
Pregled preskusnih metod po ISO 1133 in ASTM D1238
ISO 1133 in ASTM D1238 opisujeta preskusne metode za določanje MFR in MVR na podoben način in ju je zato mogoče kategorizirati kot tehnično enakovredna standarda, čeprav obstajajo pomembne razlike pri uporabi preskusnih zahtev, ki v nekaterih primerih ne omogočajo obnovljivosti rezultatov med standardi.
| Preskusne metode | Preskusni rezultati | Tipično merilno območje | Stopnja avtomatizacije preskusnega zaporedja | Aplikacije | Sorodni ekstrudijski plastometer |
|---|---|---|---|---|---|
Metoda A - MFR | Stopnje masnega pretoka taline, MFR v g/10 min | Min.: pribl. 0,2 g/10 min Max: pribl. 75 g/10 min | Nizka stopnja avtomatizacije
| Pregled dohodnega blaga Poučevanje in usposabljanje Preskusi na polnjenih polimerih s spremenljivo porazdelitvijo gostote | |
Metoda A - MFR | Stopnje masnega pretoka taline, MFR v g/10 min | Min.: pribl. 0,2 g/10 min Max: pribl. 75 g/10 min | Izboljšana stopnja avtomatizacije
| Pregled dohodnega blaga Poučevanje in usposabljanje Preskusi na polnjenih polimerih s spremenljivo porazdelitvijo gostote |
|
Metoda B - MVR | Stopnja prostorninskega pretoka taline, MVR v cm³/10 min S hkratnim tehtanjem odsekov ekstrudata je mogoče določiti gostoto taline pri preskusni temperaturi. | Min.: pribl. 0,1 g/10 min Max: pribl. 2000 g/10 min | Visoka stopnja avtomatizacije
| Pregled vhodnega blaga Poučevanje in usposabljanje Nadzor proizvodnje Raziskave in razvoj | |
Metoda C - polovica matrice | Stopnja prostorninskega pretoka taline, MVR v cm³/10 min S hkratnim tehtanjem odsekov ekstrudata je mogoče določiti gostoto taline pri preskusni temperaturi. | Min.: pribl. 0,1 g/10 min Max: pribl. 2000 g/10 min | Visoka stopnja avtomatizacije
| Za poliolefine z visokim pretokom Pregled vhodnega blaga | |
Metoda D - preskus z več utežmi, FRR | Stopnje masnega pretoka taline, MFR Navidezna strižna stopnja | Min.: pribl. 0,1 g/10 min Max: pribl. 900 g/10 min | Visoka stopnja avtomatizacije
| Pregled vhodnega blaga Poučevanje in usposabljanje Nadzor proizvodnje Raziskave in razvoj Izmensko delo z menjavo operaterjev |
Metoda A- MFR preskus
Pri metodi A se ekstrudat odreže v stalnih časovnih intervalih in njegova masa se določi z analitično tehtnico. Rezultat preskusa je iztisnjena masa na časovno enoto (stopnja masnega pretoka taline MFR), ki je navedena v g/10 min.
Metoda A se lahko uporablja za vse polnjene ali nepolnjene termoplastične polimere.
Metoda B - MVR preskus
Pri metodi B se namesto mase ekstrudata, razrezanega v rednih intervalih, določi ekstrudirana prostornina taline polimera. Za to mora biti ekstruzijski plastometer opremljen z batnim pretvornikom pomika. MVR (volumenski pretok taline) je volumen ekstrudiranega materiala na časovno enoto in je prikazan v cm3/10 min. Izračuna se iz razdalje, ki jo bat prepotuje na časovno enoto.
Bistvena prednost metode B je odprava mehanskega rezanja. Z dobro sinhronizacijo izmerjenih vrednosti premika/časa lahko ta metoda doseže visoko stopnjo natančnosti pri kratkih merilnih časih in premikih bata. Tako je, odvisno od materiala, zahteve glede natančnosti in rezultata MVR, mogoče izvesti več kot 30 posameznih meritev z enim polnjenjem ekstruzijskega soda.
Vrednost MVR se lahko uporablja za namene specifikacije materiala v skladu z ISO 10350-1. Vendar pa v primeru polnjenih materialov za oblikovanje preprosta pretvorba v vrednost MFR običajno ni mogoča zaradi nihanj v gostoti plastične taline.
Metoda C - MVR preskus s polovično matrico
Metoda C se nanaša na različico preskusa MVR metode B.
Za termoplaste z vrednostjo MFR večjo od 75 g/10 min poleg tega, da lahko zmanjšajo nazivno obremenitev, ISO 1133 in ASTM D1238 podpirata uporabo matrice s polovično višino in polovico premera odprtine. Vendar neposredna obnovljivost rezultatov, ki so določeni z uporabo standardne matrice, ni mogoča.
Metoda D, preskus z več utežmi – FRR
Pri nekaterih poliolefinih je običajno navesti vrednost MVR za različne stopnje obremenitve in določiti razmerje pretoka (FRR). Pri uporabi preprostih ekstruzijskih plastometrov to zahteva meritve iz več polnil. Ekstruzijski plastometri, kot je ekstruzijski plastometer Aflow podjetja ZwickRoell, ki je opremljen z napravo za samodejno spreminjanje obremenitve, lahko merijo več stopenj obremenitve pri enem polnjenju.
Preskusni pogoji za meritve pretoka taline
| Polimer | ISO | ASTM D1238 | |||||
| Kode IUPAC | Standardna referenca | Sušenje | Temp. [°C] | Teža [kg] | Temp. [°C] | Teža [kg] | |
| Poliolefini | PU | ISO 17855-1 ISO 4427-1 ISO 4437-1 ISO 15494 ISO 22391 | (ne) | 190 190 190 | 2,16 21,6 5 | 125 125 190 190 190 190 190 250 310 | 0,325 2,16 0,325 2,16 5 10 21,6 1,2 12,5 |
| UHMW-PE | ISO 21304-2 | 190 230 | 21,6 21,6 | ||||
| PP | ISO 19069-2 ISO 15494 ISO 15874-2 | (ne) | 190 230 | 5 2,16 | 230 | 2,16 | |
| PE & PP | ISO 18263-2 | 230 | 2,16 | ||||
| Stiren | PS | ISO 24022-2 | (ne) | 200 | 5 | 190 200 230 230 | 5 5 1,2 3,8 |
| PS-I | ISO 19063-2 | (ne) | 200 | 5 | |||
| SAN | ISO 19064-2 | (ne) | 220 | 10 | 220 230 230 | 10 3,8 10 | |
| ABS | ISO 19062-2 | (ne) | 220 240 265 | 10 10 10 | 200 220 230 | 5 10 3,8 | |
| Mešanice ABS/PC | (ne) | 230 250 265 265 | 3,8 1,2 3,8 5 | ||||
| MABS | ISO 19066-2 | (ne) | 220 240 265 | 10 10 10 | |||
| ASA, ACS, AEDPS | ISO 19065-2 | (ne) | 220 | 10 | 230 230 | 1,2 3,8 | |
| ASA, ACS, AEDPS (visoke toplotne stopnje) | ISO 19065-2 | (ne) | 240 265 | 10 10 | |||
| Akril | PMMA | ISO 24026-2 | (ne) | 230 | 3,8 | 230 230 | 1,2 3,8 |
| Poliester | PC homopolimer PC kopolimer | ISO 21305-2 | < 0,02 % | 300 330 | 1,2 2,16 | 300 | 1,2 |
| PBT, PBTP | ISO 20028-2 | <0,02% (PBT) | 2301 2501 2651 | 1,2 2,16 5 10 21,6 | |||
| PET | ISO 20028-2 | < 0,02 % | 2701 | 1,2 2,16 5 10 | 250 285 | 2,16 2,16 | |
| Visoko viskozen PET | ISO 20028-2 ISO 12418-2 | 2801 | 1,2 2,16 5 10 | ||||
| PET in PBT | ISO 20029-2 | 1901 2301 2501 | 2,16 5 10 | ||||
| Celulozni ester | CA,CH, CN, CP, CAB | (ne) | 190 190 190 210 | 0,325 2,16 21,6 2,16 | |||
| Vinil | PVC-P PVC-U | ISO 24023-2 ISO 21306-2 | (ne) | 1752 | 20,0 | ||
| PVC | 190 | 21,6 | |||||
| PVAC | (ne) | 150 | 21,6 | ||||
| EVAC | ISO 21301-1 | (ne) | 190 | 2,16 | |||
| PVDF | 230 230 | 5 21,6 | |||||
| Drugi polimeri | PB-1 | ISO 21302:-1 ISO 15876-3 ISO 15494 | (ne) | 190 190 | 2,16 5 | ||
| POM | ISO 29988-2 | (ne) | 190 | 2,16 | 190 190 | 1,05 2,16 | |
| PA | ISO 16396-2 | < 0,02 % | 2251 2501 2751 3001 | 1,2 2,16 5 10 21,6 | 235 235 235 275 275 | 1 2,16 5 0,325 5 | |
| PCL | (ne) | 80 125 | 2,16 2,16 | ||||
| EVOH | ISO 21309-2 | 210 | 2,16 | ||||
| Polifenili | PPE + PS, nenapolnjeno PPE + PP PPE + PS, napolnjeno PPE + PA PPE + PPS | ISO 20557-2 | 250 250 300 280 300 | 10 10 5 5 10 | |||
| PPS | ISO 20558-2 | 315 315 315 | 1,2 2,16 5 | 315 | 5 | ||
| Fluoropolimer | FEP (PFEP) | ISO 20568-2 | (ne) | 372 372 | 2,16 5 | 372 | 2,16 |
| PFA | ISO 20568-2 | (ne) | 372 | 5 | 372 | 5 | |
| ETFE | ISO 20568-2 | (ne) | 297 | 5 | 297 | 5 | |
| EFEP | ISO 20568-2 | 265 | 5 | ||||
| PVDF | ISO 20568-2 | (ne) | 230 230 | 5 21,6 | 120 120 230 230 | 5 21,6 2,16 5 | |
| VDF/CTFE | ISO 20568-2 | 230 230 | 2,16 5 | ||||
| VDF/HFP | ISO 20568-2 | 230 230 | 2,16 5 | ||||
| VDF/TFE | ISO 20568-2 | 297 | 5 | ||||
| VDF/TFE/HFP | ISO 20568-2 | 265 | 5 | ||||
| PCTFE | ISO 20568-2 | (ne) | 265 265 | 21,6 31,6 | 265 265 265 | 12,5 21,6 31,6 | |
| CPT | ISO 20568-2 | 297 | 5 | ||||
| ECTFE | ISO 20568-2 | (ne) | 271,5 | 2,16 | 271,5 271,5 | 2,16 5 | |
| PVDF | 230 230 | 5 21,6 | |||||
| polisulfon | PPSU | ISO 24025-2 | (ne) | 365 | 5 | 365 380 | 5 2,16 |
| PSU | ISO 24025-2 | (ne) | 343 | 2,16 | 343 360 | 2,16 10 | |
| PESU | ISO 24025-2 | 350 | 2,16 | 360 380 | 10 2,16 | ||
| Alternativno | ISO 24025-2 | 360 | 10 | ||||
| Termoplastični elastomer | TPU | ISO 16365-2 | (< 0,03%) | Tmelt + 10 °C | 2,16 5 10 21,6 | ||
| TPE | 190 200 220 230 240 250 | 2,16 5 2,16 2,16 2,16 2,16 | |||||
| TEO | 230 | 2,16 | |||||
| Ketoni | PEEK | ISO 23153-2 | 400 400 | 2,16 10 | 400 | 2,16 | |
| PK | ISO 21970-1 | 240 | 2,16 | ||||
Vrednosti v oklepajih [ ... ] se uporabljajo v praksi, vendar ni znan noben standardno utemeljen razlog.
- Vsaka kombinacija teže in temperature je sprejemljiva
- Po ASTM D3364
Pogosta vprašanja v zvezi z meritvama MFR in MVR
Poliolefine, kot sta PE ali PP, je na splošno precej enostavno preskušati in postavljajo le manjše zahteve glede kondicioniranja preskusnega vzorca. Okvirne zahteve za temperaturo in preskusno težo so opredeljene v standardih ISO 17855-1, ISO 22391 in ISO 19069-2. Uporabljeni preskusni standard je ISO 1133-1 ali ASTM D1238. Merjenje MFR in MVR se običajno izvaja po metodi A (plastika MFR) ali metodi B (plastika MVR). Ko je treba določiti razmerje pretoka FRR, se uporabi metoda D.
Poliestri spadajo med polimere, občutljive na vlago, in jih je treba pred preskušanjem posušiti na zelo nizko raven preostale vlage. To se smotrno doseže z vakuumsko pečjo s prezračevanjem z dušikom in nato preveri z določanjem vlage s titracijo po Karlu Fischerju. Polimer se transportira do preskusnega instrumenta brez zraka in meri po metodi A ((MFR) ali B (MVR) neposredno po tem, ko je bil hitro napolnjen v ekstruzijski plastometer. Parametri temperature in preskusne teže za PET in PBT so določeni v ISO 20028-2. Za PET je prav tako običajno zagotoviti intrinzično viskoznost, ki se določi z uporabo viskozimetra Ubbelohde v skladu z IS 1628-1. Poleg tega sorazmerno zapletenega postopka je v proizvodnem sektorju običajno določiti vrednost IV s korelacijskim izračunom iz vrednosti MFR, kar je veliko hitreje za merjenje.
Ker so instrumenti za preskušanje v skladu s standardoma ISO in ASTM po zasnovi zelo podobni in so meroslovno pomembne komponente, kot so matrica, bat in ekstruzijski sod, enake, lahko domnevate skoraj enako vrednost vrednosti MFR in MVR, pod pogojem, da se za zadevni polimer uporabita enaka preskusna obremenitev in enaka preskusna temperatura.
Glavna razlika med metodami za določanje MVR in MFR na termoplastih v skladu z ISO 1133 in ASTM D1238 je v preskusnem postopku in preskusnih pogojih:
- Preskusne temperature in teže se za nekatere polimere razlikujejo.
- Priporočena količina polimera za uporabo je nekoliko drugačna.
- Faza predgretja: ISO 1133-1: več kot 5 minut; ASTM D1238: 7±0,5 minut.
- Izhodišče preskusa: Standardi ISO pri položaju bata 50 mm nad matrico; Standardni položaj bata ASTM 46±2 mm.
- Preskušanje na vlago občutljive in hitro termično razgradljive plastike: ločeni standard ISO 1133-2; ASTM D1238 za vse vrste polimerov
- Odseki ali merilni intervali: v ISO je to v veliki meri prepuščeno operaterju; ASTM D1238 zelo natančno določa, na kateri razdalji poti bata ali v katerem intervalu odseka je treba opraviti meritve, pri kateri vrednosti MFR ali vrednosti MVR.
Prenosi
- Industrijska brošura: Plastika in guma PDF 9 MB
- Brošura izdelkov: Ekstruzijski plastometer PDF 3 MB
- Produktne informacije: Aflow ekstruzijski plastometer PDF 90 KB
- Produktne informacije: Ekstruzijski plastometer Mflow PDF 127 KB
- Produktne informacije: Cflow ekstrudijski plastometer PDF 221 KB