ASTM D1238標準下塑料熔體流動速率之測定

流動速率測定是一項快速簡單的方法，用於測量聚合物熔融質量在指定溫度下的流變屬性。

有別於流變儀，測量方式是在固定負載情況下執行，因此也承受大量恆定的剪應力。根據聚合物熔體的粘度設置通過標準化模具擠出物料的速率。這種方法的剪切速率通常比注塑操作低得多。然而，該方法提供了良好的比較可能性，因為它們在質量保證中尤其需要。方法 D 中的多個測量值可用於測定表觀黏度上不同的點，這些測量值在不同的負載下會以 MFR 值的商數表示。

若聚合物以同質密度分佈熔融，尤其是無充填劑聚合物，且已知測試溫度之熔融密度，則可將MVR 值 (cm³/10 min) 轉換為 MFR 值 (g/10 min)。結合方法 A 與 B，便可準確地測定聚合物熔融的密度。

ASTM D1238 用於測量 MFR 值的方法 A非常適合要求測試頻率相對較低的單獨測試。

• 在這個方法 A中，擠出物在連續的間隔時間被切割，再用一個分析天平測定它們的總質量。
• 使用標準模具進行測量，標準模具高 8 毫米，孔徑為 2.095 毫米。
• 待測聚合物的初始重量介於 2.5 克和 8.0 克之間，具體取決於預期的流速。
• 測量的起點位於模具上方 46 ± 2 mm 的活塞位置窗口內，預熱時間為 7 ± 0.5 分鐘。 在開始測量前的最後兩分鐘內，不得對活塞施加額外的力。
• 測量的時間間隔也取決於需測量的流量。它的範圍從低流速的 6 分鐘到高於 25 g/10 分鐘的流速的 15 秒。
• 測試結果為單位時間內的擠出質量，單位為g/10 min。
• 整個測試程序必須有操作員在場，因此只能在有限的範圍內實現自動化。
• 根據ASTM D1238，方法 A 涵蓋了大約 0.15 g/10 分鐘到大約 50 g/10 分鐘的測量範圍。 該限制是由於需要定期切割擠出物。

• 對於根據 ASTM D1238 的方法 B 中的 MVR 測量，聚合物熔體的擠出體積以固定時間或行進距離間隔測定。測量可以通過活塞上的標記進行視覺控制，或者更常見的是使用活塞行程距離測量和時間跟踪系統，即使在快速流動的材料的情況下，也可以實現精確的體積測定。
• 與方法 A 中的情況一樣，使用標準口模，高 8 毫米，孔徑為 2.095 毫米。起始點規格也與方法 A 相同。
• 測試以依賴於行程的方式進行控制。對於高達 10 克/10 分鐘的 MFR 值，測量是在 6.35 毫米的活塞行程距離內進行的。 較高的 MFR 值是在 25.4 毫米（相當於 1 英寸）的活塞行程內測得的。
• MVR的結果是單位時間擠出物的體積。它以 cm³/10 分鐘為指定單位，並根據活塞每單位時間行進的距離計算得出。
• 對於具有均勻密度分佈的聚合物熔體，熔體密度可用於將 MVR 值轉換為 MFR 值。
• 這個方法的一個明顯優勢為排除了機械切割。整個測試程序可以在不受操作員影響的情況下執行。
• 方法 B 涵蓋了明顯更大的測量範圍，根據 ASTM D1238，該範圍從 0.5 g/10 min 到大約 1500 g/10 min。 然而，高質量的熔融指數儀能夠測量更寬的範圍，並具有高度的可重複性。
• 帶有位移傳感器和自動測試重量提升裝置的擠出塑性計允許對測試順序進行更自動化的控制，可以通過輸入目標 MFR 或 MVR 值輕鬆方便地進行設置。

ASTM D1238 方法 C 為方法 B 的變化版，使用高度與直徑均減半的模具進行測定。

• 預熱時間 7 分鐘後，在模具上方 50 毫米的活塞位置處開始測量。MVR 值是在 25.4 mm 的活塞行程內測得的。
• 該方法用於 MFR 值大於 75 g/10 min 的聚烯烴應用。 通過使用“半”模頭，聚合物熔體中的剪切應變保持相等，但 MVR 值降低了 4 倍，因此更易於測量。

流速比 FRR 是從兩種不同負載下的 MFR 測量值獲得的商。

• 測量通常在擠出機筒的單次填充時進行。
• 在 7 分鐘的預熱階段後，測試順序開始，第一個測試砝碼位於 46 毫米的活塞位置。
• 第一次測量結束後，立即更改測試砝碼，並在短暫的穩定階段後，開始下一次 MFR 測量。
• 可以在一個測量序列中以升序或降序測量兩個或多個測試荷重。
• ZwickRoell 的Aflow熔融指數儀常被用於此項測試。該儀器允許方便的測試控制，測試重量的升序或降序測量，以及通過力控制施加的測試負載的無衝擊變化，而沒有自重儀器經常出現的質量加速度的影響。

ASTM D3364 – 測量流速不穩定的 PVC

• 該方法是 ASTM D1238 的擴展，用於測量 PVC 化合物的 MFR 值和不穩定性。
• 在標準配置中，測量是在 175 °C 的溫度和 20 kg 的負載下進行的。對於硬 PVC，使用最大約 50 kg 的更大測試負載可能是有益的。半硬或軟 PVC 也在 150 °C / 50 kg 下測量。
• 模具長 25.43 毫米（1 英寸），與標準模具一樣，孔徑為 2.095 毫米，入口為錐形。
• 與標準模具相比，該模具的 MVR 降低了大約 10 倍。
• 灌裝量為 2.15 克，必須嚴格遵守。
• MFR 值以 mg/min 計算，熔體材料的不穩定性以 % 計算。
• 使用此符合ASTM D3364的測試方法，可以檢測由溫度效應、聚合物鍵斷裂剪切或流變效應（如粘度或分子量分佈不均勻）引起的不穩定性。

對 PET 進行 MFR 測量時，務必採取特殊試驗防範措施：

• 首先，PET 必須充分乾燥，並澆注至乾燥狀態的加熱套管。
• 可以選配料筒內有氮氣層，這樣就可以防止材料和環境空氣直接接觸。
• 根據 ASTM D1238，測試會以我們 testXpert 測試軟體所記錄的確切指定時序執行。

ZwickRoell 製造用於根據方法 A 進行測量的簡單擠出塑性計，以及能夠根據方法 A、B、C 和 D 進行測試的具有自動位移測量功能的儀器。