Menguji MFR dan MVR Plastik
Uji aliran leleh (juga disebut sebagai uji indeks leleh atau uji indeks aliran leleh) adalah metode uji yang digunakan untuk menentukan sifat aliran bahan termoplastik. Tes ini mengukur berapa banyak material yang mengalir melalui cetakan standar saat mengalami beban dan suhu tertentu. Hasil dinyatakan sebagai indeks leleh atau indeks aliran leleh (MFI), yang dengan menggunakan berbagai metode pengujian yang berbeda, memberikan nilai karakteristik standar seperti MFR (laju aliran massa leleh) dan MVR (laju aliran volume leleh).
Uji MFR dan MVR digunakan untuk mengevaluasi kemampuan proses plastik dan untuk memastikan bahwa kualitas dan sifat bahan plastik yang diproduksi memenuhi persyaratan yang ditentukan. Pengujian ini biasanya dilaksanakan oleh produsen dan pemroses plastik yang bertugas menjamin bahwa bahan plastik yang diuji sesuai untuk aplikasi yang dimaksudkan.
Uji aliran leleh juga berperan penting dalam jaminan kualitas produk plastik. Melalui uji indeks leleh secara rutin, penyimpangan dalam rantai produksi dapat dideteksi dan dikoreksi pada tahap awal proses.
Definisi jangka waktu Standar Perbandingan metode pengujian Persyaratan pengujian sesuai dengan standar Unduhan Permintaan penawaran
Definisi jangka waktu yang terkait dengan tes MFR dan MVR
| Istilah normatif | Nilai karakteristik | Unit | Referensi normatif | Sinonim | Arti |
|---|---|---|---|---|---|
Laju aliran massa leleh | MFR | g/10menit | Melt Index Indeks aliran leleh Laju aliran massa Nilai MFI | Massa bahan termoplastik yang melewati cetakan dengan dimensi dan sifat tertentu pada suhu tertentu dan di bawah beban yang diketahui dalam jangka waktu 10 menit. | |
Laju aliran volume leleh | MVR | cm3/10 menit | ISO 1133-1 | Laju aliran volume Nilai MVI | Volume bahan termoplastik yang melewati cetakan dengan dimensi dan sifat tertentu pada suhu tertentu dan di bawah beban yang diketahui dalam jangka waktu 10 menit. |
Rasio laju aliran | FRR | ISO 1133-1 | Hasil bagi dari dua laju aliran massa lelehan yang diukur di bawah beban standar yang berbeda dan dengan demikian mewakili titik-titik yang berbeda pada kurva viskositas. | ||
Kepadatan lelehan plastik pada suhu uji | ρ | g/cm3 | ISO 1133-1 ASTM D1238 | Melt density | Hasil bagi MFR / MVR. Nilai ini dapat ditentukan dengan mengukur laju aliran massa lelehan dan laju aliran volume lelehan secara simultan dalam plastometer ekstrusi. |
Laju geser semu | γ ̇ (titik gamma) | 1/s | ISO 11443 | Laju geser semu Laju geser semu | Laju geser yang dihasilkan dari perhitungan aliran fluida non-Newtonian yang tidak dikoreksi. |
Tegangan geser semu | τ (tau) | Pa | ISO 11443 | Tegangan geser semu | Tegangan geser dihitung untuk die dengan rasio lubang kecil (L/D <100) tanpa menerapkan koreksi untuk penurunan tekanan. |
Viskositas yang jelas | η (eta) | Pa s | ISO 11443 | Viskositas yang jelas | Viskositas dihitung dari hasil bagi antara tegangan geser semu dan laju geser semu. |
Standar untuk uji MFR dan MVR pada plastik
- ISO 1133-1 - Plastik – Penentuan dari laju aliran massa leleh (MFR) dan laju aliran volume leleh (MVR) termoplastik - Bagian 1: Metode standar
- ISO 1133-2 - Plastik – Penentuan dari laju aliran massa leleh (MFR) dan laju aliran volume leleh (MVR) termoplastik - Bagian 2: Metode untuk material yang sensitif terhadap sejarah dan/atau kelembapan suhu-waktu
- ASTM D1238 - Metode Uji Standar untuk Laju Aliran Leleh Termoplastik oleh Plastometer Ekstrusi
- ASTM D3364 Metode Uji Standar untuk Laju Aliran untuk Poli (Vinil Klorida) dengan Implikasi Struktur Molekuler
Selain itu, standar spesifikasi masing-masing bahan cetakan harus diperhatikan, di mana suhu pengujian, beban nominal, dan jika perlu, kondisi khusus bahan khusus lainnya yang akan digunakan untuk pengujian MFR and MVR tests distandarisasi. Ini mungkin menyimpang dari spesifikasi standar ISO 1133 dan ASTM D1238.
ISO vs ASTM dalam pengukuran MFR dan MVR
Prosedur untuk pengukuran MFR, MVR dan FRR pada termoplastik setara tetapi tidak identik menurut ISO 1133 dan ASTM D1238, karena keduanya berbeda dalam beberapa hal, terutama dalam prosedur pengujian dan kondisi pengujian:
- Untuk beberapa polimer, suhu uji dan bobot uji ditentukan secara berbeda dalam ISO dan ASTM.
- Volume polimer yang disarankan untuk digunakan sedikit berbeda.
- Durasi preheating phase diatur ke setidaknya 5 menit dalam ISO 1133-1, tetapi bisa juga jauh lebih lama. Pada ASTM D1238, durasi fase pemanasan awal distandarisasi pada 7 menit dengan toleransi ketat ±0,5 menit.
- Menurut standar ISO, titik awal pengujian adalah pada posisi piston 50 mm di atas die, sedangkan ASTM menetapkan titik ini pada 46±2 mm.
- Pengujian jenis polimer sensitif sehubungan dengan riwayat dan/atau kelembapan yang bergantung pada waktu atau suhu (misalnya, PBT, PET, atau PA) dijelaskan di bagian terpisah ISO 1133-2 standar, sedangkan ASTM D1238 menetapkan urutan waktu pengujian yang dapat ditoleransi secara sempit untuk semua jenis polimer.
- ISO 1133-1 menyerahkan sebagian besar kepada operator untuk menentukan bagian atau interval pengukuran yang sesuai untuk prosedur pengukuran, sementara ASTM D1238 menentukan dengan sangat tepat jarak tempuh piston atau pada interval pengukuran bagian mana yang harus dilakukan pada nilai MFR atau MVR.
Ikhtisar metode pengujian menurut ISO 1133 dan ASTM D1238
ISO 1133 dan ASTM D1238 menjelaskan metode pengujian untuk MFR dan MVR determination dengan cara yang serupa dan oleh karena itu dapat dikategorikan sebagai standar yang setara secara teknis, meskipun terdapat perbedaan yang signifikan dalam penerapan persyaratan pengujian, yang dalam beberapa kasus tidak memungkinkan untuk mereproduksi hasil di antara standar.
| Metode uji | Hasil uji | Rentang pengukuran tipikal | Tingkat otomatisasi urutan pengujian | Aplikasi | Plastometer ekstrusi terkait |
|---|---|---|---|---|---|
Metode A - MFR | Laju aliran-massa leleh, MFR dalam g/10 menit | Min: kira-kira 0.2 g/10 menit Max: kira-kira 75 g/10 menit | Otomatisasi tingkat rendah
| Inspeksi barang yang masuk Pengajaran dan pelatihan Pengujian pada polimer terisi dengan distribusi densitas yang bervariasi | |
Metode A - MFR | Laju aliran-massa leleh, MFR dalam g/10 menit | Min: kira-kira 0.2 g/10 menit Max: kira-kira 75 g/10 menit | Tingkat otomatisasi yang lebih baik
| Inspeksi barang yang masuk Pengajaran dan pelatihan Pengujian pada polimer terisi dengan distribusi densitas yang bervariasi |
|
Metode B- MVR | Laju aliran volume leleh, MVR dalam cm³/10 menit Dengan menimbang bagian ekstrudat secara simultan, densitas lelehan pada suhu uji dapat ditentukan. | Min: kira-kira 0.1 g/10 menit Max: kira-kira 2000 g/10 menit | Otomatisasi tingkat tinggi
| Inspeksi barang masuk Pengajaran dan pelatihan Pengendalian produksi Penelitian dan pengembangan | |
Metode C - half-die | Laju aliran volume leleh, MVR dalam cm³/10 menit Dengan menimbang bagian ekstrudat secara simultan, densitas lelehan pada suhu uji dapat ditentukan. | Min: kira-kira 0.1 g/10 menit Max: kira-kira 2000 g/10 menit | Otomatisasi tingkat tinggi
| Untuk poliolefin dengan laju aliran tinggi Inspeksi barang masuk | |
Metode D - uji multi-berat, FRR | Laju aliran massa leleh, MFR Laju geser semu Tegangan geser semu Viskositas semu | Min: kira-kira 0.1 g/10 menit Max: kira-kira 900 g/10 menit | Otomatisasi tingkat tinggi
| Inspeksi barang yang masuk Pengajaran dan pelatihan Pengendalian produksi Penelitian dan pengembangan Kerja shift dengan operator yang berganti-ganti |
Metode A - Uji MFR
Pada metode A, ekstrudat dipotong pada interval waktu yang konstan dan massanya ditentukan dengan timbangan analitik. Hasil pengujian adalah massa yang diekstrusi per unit waktu (melt mass-flow rate MFR), yang ditunjukkan dalam g/10 min.
Metode A dapat digunakan untuk semua polimer termoplastik yang terisi maupun yang tidak terisi.
Metode B - Uji MVR
Pada metode B, alih-alih massa ekstrudat yang dipotong secara berkala, volume lelehan polimer yang diekstrusi ditentukan. Untuk itu, plastometer ekstrusi harus dilengkapi dengan transduser perpindahan piston. MVR (melt volume-flow rate) adalah volume material yang diekstrusi per unit waktu dan ditunjukkan dalam cm3/10 menit. Ini dihitung dari jarak yang ditempuh piston per unit waktu.
Keuntungan yang signifikan dari metode B adalah, meniadakan pemotongan mekanis. Dengan sinkronisasi yang baik dari nilai pengukuran perpindahan/waktu, metode ini dapat mencapai tingkat akurasi yang tinggi dalam waktu pengukuran dan perpindahan piston yang singkat. Dengan demikian, tergantung pada bahan, persyaratan akurasi dan hasil MVR, dimungkinkan untuk melakukan lebih dari 30 pengukuran individual dengan satu kali pengisian barel ekstrusi.
Nilai MVR dapat digunakan untuk tujuan spesifikasi material menurut ISO 10350-1. Namun demikian, dalam kasus bahan cetakan yang terisi, konversi sederhana ke nilai MFR biasanya tidak memungkinkan, karena fluktuasi densitas lelehan plastik.
Metode C - Uji MVR dengan half-die
Metode C mengacu pada variasi uji MVR dari metode B.
Untuk termoplastik dengan nilai MFR lebih besar dari 75 g/10 menit, selain dapat mengurangi beban nominal, baik ISO 1133 maupun ASTM D1238 mendukung penggunaan die dengan setengah tinggi dan setengah diameter lubang Namun, perbandingan langsung dari hasil yang ditentukan menggunakan cetakan standar tidak mungkin dilakukan.
Metode D - uji multi-berat– FRR
Pada beberapa poliolefin adalah hal yang umum untuk menyatakan nilai MVR untuk tingkat beban yang berbeda dan menentukan rasio laju aliran (FRR). Ketika menggunakan plastometer ekstrusi sederhana, hal ini memerlukan pengukuran dari beberapa tambalan. Plastometer ekstrusi, seperti plastometer ekstrusi Aflow dari ZwickRoell, yang dilengkapi dengan perangkat pengubah beban otomatis dapat mengukur beberapa tingkat beban dari satu kali pengisian.
Pertanyaan yang sering diajukan terkait pengukuran MFR dan pengukuran MVR
Poliolefin, seperti PE atau PP, umumnya cukup mudah untuk diuji dan hanya membutuhkan sedikit persyaratan pada pengkondisian benda uji. Persyaratan kerangka kerja untuk suhu dan berat uji didefinisikan dalam ISO 17855-1, ISO 22391 dan ISO 19069-2. Standar pengujian yang digunakan adalah ISO 1133-1 atau ASTM D1238. Pengukuran MFR dan MVR biasanya dilakukan dengan metode A (MFR plastik) atau metode B (MVR plastik). Ketika rasio laju aliran FRR akan ditentukan, metode D digunakan.
Poliester termasuk di antara polimer yang peka terhadap kelembapan dan harus dikeringkan hingga tingkat kelembapan residu yang sangat rendah sebelum pengujian. Hal ini dapat dicapai dengan mudah melalui tungku vakum dengan pembersihan nitrogen dan kemudian diperiksa dengan penentuan kelembapan menggunakan titrasi Karl Fischer. Polimer diangkut ke instrumen pengujian di bawah pengecualian udara dan diukur dengan metode A (MFR) atau B (MVR) secara langsung setelah diisi dengan cepat ke dalam extrusion plastometer. Parameter suhu dan berat uji untuk PET dan PBT ditentukan dalam ISO 20028-2. Untuk PET, viskositas intrinsik juga umum digunakan, yang ditentukan dengan menggunakan viskometer Ubbelohde sesuai dengan IS 1628-1. Selain prosedur yang relatif rumit ini, biasanya di sektor produksi, nilai IV ditentukan melalui perhitungan korelasi dari MFR value, yang jauh lebih cepat diukur.
Karena instrumen pengujian menurut standar ISO dan ASTM sangat mirip dalam desain dan komponen yang relevan secara metrologis seperti die, piston, dan laras ekstrusi identik, Anda dapat mengasumsikan tingkat nilai yang hampir sama untuk nilai MFR dan MVR, asalkan beban uji yang sama dan suhu uji yang sama digunakan untuk masing-masing polimer.
Perbedaan utama dalam metode untuk Penentuan MVR dan MFR pada termoplastik menurut ISO 1133 dan ASTM D1238 terletak pada prosedur pengujian dan kondisi pengujian:
- Suhu uji dan bobot uji berbeda untuk beberapa polimer.
- Volume polimer yang disarankan untuk digunakan sedikit berbeda.
- Fase pemanasan awal: ISO 1133-1: lebih dari 5 menit; ASTM D1238: 7±0.5 menit.
- Titik awal pengujian: Standar ISO pada posisi piston 50 mm di atas cetakan; posisi piston standar ASTM 46 ± 2 mm.
- Pengujian plastik yang peka terhadap kelembapan dan cepat terdegradasi secara termal: pisahkan standar ISO 1133-2; ASTM D1238 untuk semua jenis polimer
- Bagian atau interval pengukuran: dalam ISO, hal ini sebagian besar diserahkan kepada operator; ASTM D1238 menentukan dengan sangat tepat berapa jarak tempuh piston atau pada interval bagian mana pengukuran harus dilakukan pada nilai MFR atau nilai MVR.
