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プラスチックのMFRとMVR試験

用語の定義、特性値、試験方法、試験要件および規格

メルトフロー試験 (メルトインデックス試験またはメルトフローインデックス試験とも呼ばれる) は、熱可塑性樹脂材料の流動特性を測定するために使用される試験方法です。この試験では、指定された荷重と温度にさらされたときに標準化されたダイを通過する材料の量を測定します。結果はメルトインデックス (MI) またはメルトフローインデックス (MFI) として表され、さまざまな異なる試験方法を使用することで、MFR (メルトマスフローレート)MVR (メルトボリュームフローレート)などの標準特性値が得られます。

MFRおよびMVR試験は、プラスチックの加工性を評価し、製造されたプラスチック材料の品質と特性が指定された要件を満たしていることを確認するために使用されます。この試験は、プラスチックメーカーや処理業者によって一般的に実施されます。彼らは試験されるプラスチック材料が、それらが意図された用途に適していることを保証する責任を負っています。

また、この試験はプラスチック製品の品質保証にも重要な役割を果たします。定期的なメルトインデックス試験を通じて、生産チェーンの逸脱をプロセスの初期段階で検出し、修正することができます。

用語定義 規格 試験方法の比較 規格に沿った試験要件 ダウンロード 見積依頼

MFR および MVR試験に関連する用語の定義

メルトフロー試験用語集
規定用語 特性値 単位 規定参照 類義語 意味

メルトマスフローレート

MFR g/10min

ISO 1133-1

ASTM D1238

メルトインデックス

メルトフローインデックス

メルトフローレート

MFI値

指定された温度および既知の荷重下で、10分間以内に指定された寸法および特性のダイを通過する熱可塑性材料の質量。

メルトインデックスフローレート

MVR cm3/10 min

ISO 1133-1

ASTM D1238

ボリュームフローレート

MVI値

特定の温度と既知の荷重下で、10分間の時間内に、規定された寸法と特性を持つダイを通過する熱可塑性材料の体積。

フローレート比

FRR

ISO 1133-1

ASTM D1238

異なる標準化荷重下で測定された 2 つのメルトマスフローレートの商であり、粘度曲線上の異なる点を表します。

試験温度でのプラスチック溶融物の密度

ρ g/cm3

ISO 1133-1

ASTM D1238

溶融密度

MFR / MVRの商この値は、押出しプラストメーターで溶融質量流量と溶融体積流量を同時に測定することによって決定できます。

見かけせん断率

γ(ガンマポイント)

1//s

ISO 11443

見かけせん断率

見かけせん断率

非ニュートン流体の流れの未補正の計算から得られるせん断速度。

見かけせん断応力

τ (tau)

Pa

ISO 11443

見かけせん断応力

圧力降下の補正を適用せずに、小さなオリフィス比 (L/D < 100) のダイに対して計算されたせん断応力。

見かけ粘度

η (eta) Pa s

ISO 11443

見かけ粘度

粘度は見かけのせん断応力と見かけのせん断速度の商から計算されます。

プラスチック MFRとMVR試験の規格

  • ISO 1133-1 - プラスチック - 熱可塑性樹脂のメルトマスフローレート (MFR) とメルトボリュームフローレート (MVR)の決定 - Part 1:規格メソッド
  • ISO 1133-2 - プラスチック - 熱可塑性樹脂のメルトマスフローレート (MFR) とメルトボリュームフローレート (MVR)の決定 - Part 2:時間-温度履歴および/または湿気に敏感な材料に対する試験方法
  • ASTM D1238 - 押出しプラストメーターによる熱可塑性樹脂のメルトフローレートの規格試験方法
  • 分子構造との関係によるポリ (塩化ビニル) のフローレートASTM D3364試験方法

さらに、個々の成形材料の仕様規格を遵守する必要があります。この仕様規格では、試験温度、公称荷重、および必要に応じて、MFRおよびMVR試験に使用されるその他の材料固有の特別な条件が標準化されています。これらは ISO 1133 および ASTM D1238 標準仕様とは異なる可能性があります。

MFR・MVR 測定 ISO vs. ASTM

ISO 1133 と ASTM D1238 によれば、熱可塑性プラスチックのMFR、MVR、FRR 測定手順は同等ではありますが、同一ではありません。いくつかの点、特に試験手順と試験条件が異なるためです:

  • 一部のポリマーでは、試験温度と試験重量 がISOとASTMで異なって指定されています。
  • 推奨されるポリマーの使用量もわずかに異なります。
  • ISO 1133-1では、予熱段階の時間は少なくとも5分と規定されていますが、さらに長く設定することもできます。ASTM D1238では、予熱段階の時間は厳密な許容範囲である±0.5分を含めて7分に標準化されています。
  • ISO規格によれば、試験の開始位置はダイから50 mm上のピストン位置であり、一方ASTMではこの位置を46±2 mmと設定しています。
  • 感受性のあるポリマータイプ(例:PBT、PET、またはPA)の試験については、時間や温度に依存した履歴や湿気に対して敏感なものについては、別のISO 1133-2規格に記載されています。一方で、ASTM D1238はすべてのポリマータイプに対して狭い許容範囲の時間配列を指定しています。
  • ISO 1133-1では、測定手順において適切なセクションや計測間隔をオペレータが主に決定することとなりますが、ASTM D1238では非常に精確にピストンの移動距離やセクション間隔を指定し、MFRまたはMVR値を測定する際に行うべき計測を規定しています。

試験方法の概要 ISO 1133,ASTM D1238に準拠

ISO 1133およびASTM D1238は、MFRおよびMVRの決定のための試験方法を類似の方法で説明しており、そのためこれらは技術的に同等の標準として分類されます。ただし、試験要件の適用には重要な差異があり、一部の場合には異なる標準間での結果の再現性を許容していません。

ISO 1133-1, ISO 1133-2とASTM D1238に準拠にしたMFR,MVRとFRR 試験
試験方法 試験結果 代表的な計測範囲 テストシーケンスの自動化レベル アプリケーション 関連する押出しプラストメーター

メソッド A - MFR
– 時間管理

メルトマスフローレート, MFR g/10min 最小:約0.2 g/10 min
最大:約75 g/10 min

低レベルの自動化

  • 手動での測定開始
  • 時間制御されたセクション間隔
  • 分析天びんによる押出物の手動計量
受け入れ検査
教育とトレーニング
密度分布が変化する充填ポリマーの試験

方法 A - MFR
– 変位制御

メルトマスフローレート, MFR g/10min 最小:約0.2 g/10 min
最大:約75 g/10 min

高レベルの自動化

  • 開始位置に到達すると試験が自動的に開始されます
  • 変位または時間の仕様に応じたセクション間隔の制御
  • 分析天びんによる押出物の手動計量
受け入れ検査
教育とトレーニング
密度分布が変化する充填ポリマーの試験
  • Mflow
  • Aflow

メソッドB、MVR

溶融体積流量、MVR (cm3/10 分)
見掛けせん断速度
見掛けせん断応力
見掛け粘度

押出物部分の重量を同時に測定することにより、試験温度での溶融密度を決定できます。

最小:約0.1 g/10 min
最大:約2000 g/10 min

高レベルの自動化

  • 開始位置に到達すると試験が自動的に開始されます
  • 変位または時間の仕様に応じて変位測定間隔を制御
  • 連続変位とMVR測定
  • 気泡の混入やエラーの検出
  • 残留物質のパージの装置サポート
  • 自動での結果の計算
  • 測定シーケンス、結果、統計のグラフ表示
受入れ検査
教育とトレーニング
生産管理
研究開発

メソッド C - ハーフダイ
(メソッドBのバリエーション)

溶融体積流量、MVR (cm3/10 分)
見掛けせん断速度
見掛けせん断応力
見掛け粘度

押出物部分の重量を同時に測定することにより、試験温度での溶融密度を決定できます。

最小:約0.1 g/10 min
最大:約2000 g/10 min

高レベルの自動化

  • 開始位置に到達すると試験が自動的に開始されます
  • 変位または時間の仕様に応じて変位測定間隔を制御
  • 連続変位とMVR測定
  • 気泡の混入やエラーの検出
  • 残留物質のパージの装置サポート
  • 自動での結果の計算
  • 測定シーケンス、結果、統計のグラフ表示

高フローレートポリオレフィン用

受入れ検査
教育とトレーニング
生産管理
研究開発

メソッド D -マルチウエイト試験、FRR

メルトマスフローレート MFR
メルトボリュームフローレート MVR
フローレイト比(FRR)

見掛けせん断速度
見掛けせん断応力
見掛け粘度

最小:約0.1 g/10 min
最大:約900 g/10 min

高レベルの自動化

  • 開始位置に到達すると試験が自動的に開始されます
  • 変位または時間の仕様に応じて変位測定間隔を制御
  • メソッド A (MFR) またはメソッド B (MVR) でのオプションの試験
  • パラメータ指定による試験シーケンスの制御
  • ウェイトシーケンスはオプションで増加または減少します
  • 試験荷重を無段階に調整可能
  • 試験負荷変更後の待ち時間を自由に選択
  • 気泡の混入やエラーの検出
  • 残留物質のパージの装置サポート
  • 自動での結果の計算
  • 測定シーケンス、結果、統計のグラフ表示
受け入れ検査
教育とトレーニング
生産管理
研究開発
オペレーター交代によるシフトワーク

 

MFRおよびMVR試験方法A~Dの簡単な説明

メソッドA - MFR

このメソッドAでは、押出物は一定の時間間隔で切断され、その質量は分析バランスによって決定されます。試験結果は、単位時間当たりの押出質量 (メルトマスフローレート MFR) であり、g/10 分で示されます。

メソッドAは、すべての充填または非充填熱可塑性ポリマーに使用できます。

メソッドB - MVR試験

メソッドB では、一定の間隔で切断された押出物の質量の代わりに、ポリマー溶融物の押出体積が測定されます。このため、押出しプラストメーターには、ピストン変位トランスデューサーが装備されている必要があります。MVR (メルトボリュームフローレート) は、単位時間当たりの押出された材料の体積であり、cm3/10 分で示されます。 単位時間当たりのピストンの移動距離から計算されます。

この方法の大きな利点は、機械的な切断が不要なことです。この方法は、変位/時間測定値の良好な同期により、短い測定時間とピストン変位内で高レベルの精度を達成できます。したがって、材料、精度要件、MVR結果に応じて、1 回の押出バレル充填で 30 を超える個別の測定を実行することが可能です。

MVR値は、ISO 10350-1に従って材料仕様の目的に使用できます。ただし、充填成形材料の場合、溶融プラスチックの密度が変動するため、MFR値への単純な換算は通常不可能です。

メソッドC - ハーフダイでのMVR試験

メソッドCは、MVR testメソッドBのMVR試験のバリエーションを指します。

MFR値が 75 g/10 分を超える熱可塑性樹脂の場合、公称荷重を低減できることに加えて、ISO 1133とASTM D1238の両方で、オリフィスの高さおよび直径が半分のダイの使用がサポートされています。ただし、標準のダイを使用して決定された結果を直接再現することはできません。

メソッドD 、マルチウエイト試験–FRR

多くのポリオレフィンでは、さまざまな負荷レベルのMVR値を示し、フローレート比(FRR)を決定するのが一般的です。単純な押出しプラストメータを使用する場合、複数の充填物からの測定が必要になります。自動荷重変更装置を備えたツビックローエルのAflow 押出プラストメーターなどの押出プラストメーターは、単一の充填から複数の荷重レベルを測定できます。

メルトフローレートの測定のための試験条件

ポリマーISOASTM D1238
IUPAC codes規格のリファレンス乾燥温度[℃]ウエイト [kg]温度[℃]ウエイト [kg]
ポリオレフィンPUISO 17855-1
ISO 4427-1
ISO 4437-1
ISO 15494
ISO 22391
(no)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-PEISO 21304-2190
230
21.6
21.6
PPISO 19069-2
ISO 15494
ISO 15874-2
(no)190
230
5
2.16
2302.16
PE & PPISO 18263-22302.16
スチレンPSISO 24022-2(no)2005190
200
230
230
5
5
1.2
3.8
PS-IISO 19063-2(no)2005
SANISO 19064-2(no)22010220
230
230
10
3.8
10
ABSISO 19062-2(no)220
240
265
10
10
10
200
220
230
5
10
3.8
ABS/PC blends(no)230
250
265
265
3.8
1.2
3.8
5
MABSISO 19066-2(no)220
240
265
10
10
10
ASA, ACS, AEDPSISO 19065-2(no)22010230
230
1.2
3.8
ASA, ACS, AEDPS
(高耐熱グレード)
ISO 19065-2(no)240
265
10
10
アクリルPMMAISO 24026-2(no)2303.8230
230
1.2
3.8
ポリエステルPC ホモポリマー
PC コポリマー
ISO 21305-2< 0.02 %300
330
1.2
2.16
3001.2
PBT, PBTPISO 20028-2<0.02% (PBT)2301
2501

2651
1.2
2.16
5
10
21.6
PETISO 20028-2< 0.02 %27011.2
2.16
5
10
250
285
2.16
2.16
高粘度PETISO 20028-2
ISO 12418-2
28011.2
2.16
5
10
PET と PBTISO 20029-21901
2301

2501
2.16
5
10
セルロースエステルCA,CH, CN, CP, CAB(no)190
190
190
210
0.325
2.16
21.6
2.16
ビニールPVC-P
PVC-U
ISO 24023-2
ISO 21306-2
(no)1752
20.0
PVC19021.6
PVAC(no)15021.6
EVACISO 21301-1(no)1902.16
PVDF230
230
5
21.6
他のポリマーPB-1ISO 21302-1
ISO 15876-3
ISO 15494
(no)190
190
2.16
5
POMISO 29988-2(no)1902.16190
190
1.05
2.16
PAISO 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(no)80
125
2.16
2.16
EVOHISO 21309-22102.16
ポリフェニルPPE + PS, 未充填
PPE + PP
PPE + PS, 充填
PPE + PA
PPE + PPS
ISO 20557-2250
250
300
280
300
10
10
5
5
10
PPSISO 20558-2315
315
315
1.2
2.16
5
3155
フッ素樹脂FEP (PFEP)ISO 20568-2(no)372
372
2.16
5
3722.16
PFAISO 20568-2(no)37253725
ETFEISO 20568-2(no)29752975
EFEPISO 20568-22655
PVDFISO 20568-2(no)230
230
5
21.6
120
120
230
230
5
21.6
2.16
5
VDF/CTFEISO 20568-2230
230
2.16
5
VDF/HFPISO 20568-2230
230
2.16
5
VDF/TFEISO 20568-22975
VDF/TFE/HFPISO 20568-22655
PCTFEISO 20568-2(no)265
265
21.6
31.6
265
265
265
12.5
21.6
31.6
CPTISO 20568-22975
ECTFEISO 20568-2(no)271.52.16271.5
271.5
2.16
5
PVDF230
230
5
21.6
ポリスルホンPPSUISO 24025-2(no)3655365
380
5
2.16
PSUISO 24025-2(no)3432.16343
360
2.16
10
PESUISO 24025-23502.16360
380
10
2.16
代替ISO 24025-236010
熱可塑性エラストマーTPUISO 16365-2(< 0.03%)Tmelt + 10°C2.16
5
10
21.6
TPE190
200
220
230
240
250
2.16
5
2.16
2.16
2.16
2.16
TEO2302.16
ケトンPEEKISO 23153-2400
400
2.16
10
4002.16
PKISO 21970-12402.16

実際には括弧内 [ ...] の値が使用されることがありますが、それに基づく規格的な理由は知られていません。

  1. ウエイトと温度は任意の組み合わせが可能です
  2. ASTM D3364に準拠

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MFR MVR 試験の関連製品

MFR・MVR測定に関連するよくある質問

ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)などのポリオレフィンは、一般的に試験が比較的容易であり、試験片の調整にはほとんど要求されません。温度と試験重量の枠組み要件は、ISO 17855-1、ISO 22391、およびISO 19069-2で定義されています。最も一般的な規格はISO 1133-1ASTM D1238です。MFRおよびMVRの測定は通常、メソッドA(プラスチックのMFR)またはメソッドB(プラスチックのMVR)で行われます。流量比率(FRR)を測定する場合、メソッドDが使用されます。

ポリエステルは湿気に敏感なポリマーの一つであり、試験前に非常に低い残留湿度まで乾燥させる必要があります。これは、窒素を用いた真空炉によって適切に実現され、その後、カールフィッシャー滴定法を用いて湿度測定を行って確認されます。ポリマーは空気を排除して試験機に搬送され、急速に押出しプラストメーターに充填された直後に、メソッドA(MFR)またはメソッドB(MVR)で測定されます。PETおよびPBTの温度と試験ウエイトのパラメーターは、ISO 20028-2で規定されています。PETの場合、一般的にはウッベローデ粘度計を使用して測定される特性粘度(IV値)の提供も行われます。これはIS 1628-1に従って行われます。この比較的複雑な手順に加えて、製造業界ではIV値をMFR値から相関計算によって求める方法が一般的であり、MFR値の測定がはるかに迅速です。

ISOおよびASTM規格に基づく試験機器は設計が非常に似ており、ダイ、ピストン、および押出バレルなどの計測上重要な部品が同一です。したがって、対象となるポリマーに対して同じ試験荷重と試験温度が使用される場合、MFRとMVRの値はほぼ同一の値レベルであると考えられます。

ISO 1133およびASTM D1238に基づく熱可塑性ポリマーのMVRとMFR測定方法の主な違いは、試験手順と試験条件にあります。

  • いくつかのポリマーの場合、試験温度と試験ウエイトは異なります。
  • 推奨されるポリマーの使用量もわずかに異なります。
  • 予熱段階: ISO 1133-1:5分以上;ASTM D1238:7±0.5分。
  • 試験開始点: ISO規格ではダイの上方50mmのピストン位置で行われますが、ASTM規格ではピストン位置が46±2mmになります。
  • 湿気に敏感なプラスチックや急速に熱分解するプラスチックの試験:これらは別々のISO規格1133-2とASTM D1238で規定されています。
  • セクションまたは測定間隔:ISOでは、これはほとんど操作者に委ねられていますが、ASTM D1238では、どのピストン移動距離またはセクション間隔でMFR値またはMVR値の測定を行うかが非常に精密に規定されています。

メルトフロー試験の詳細情報

プラスチック | メルトフローテスト (MFR、MVR、FRR)
ASTM D1238, ASTM D3364
メルトマスフローレート (MFR) 、メルトボリュームフローレート (MVR)、フローレイト比(FRR)の決定
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プラスチック | メルトフロー試験t (MFR, MVR)
ISO 1133, ISO 1133-1, ISO 1133-2
メルトマスフローレート (MFR/MFI) とメルトボリュームフローレート (MVR)の決定
行先 プラスチック | メルトフロー試験t (MFR, MVR)
エクストルージョンプラストメーター/メルトフロー試験機
全てのボリューム試験に正しい押出しプラストメータ。
プラスチック溶融質量のフロー特性を特徴付けるには、押出しプラストメーター(メルトフローインデックステスターとも呼ばれます) を使用します。✓詳細情報✓アプリケーション
行先 エクストルージョンプラストメーター/メルトフロー試験機

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  • 業種別パンフレット: プラスチック&ゴム PDF 9 MB
  • プロダクトパンフレット:押出しプラストメーター PDF 3 MB
  • 製品情報:Aflow 押出しプラストメーター PDF 90 KB
  • 製品情報:Mflow 押出しプラストメーター PDF 127 KB
  • 製品情報:Cflow押出しプラストメーター PDF 221 KB
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