شاخص جریان ذوب

شاخص جریان ذوب و روش اندازه گیری آن

شاخص جریان مذاب (MFI)، نرخ جریان مذاب (MFI) یا شاخص مذاب (MI) آزمایش یکسانی در شرایط مختلف آزمایش هستند و برای اندازه‌گیری ویسکوزیته مذاب تحت بار ثابت و نرخ‌های برشی کم استفاده می‌شوند.

MFI یک اندازه گیری ساده از مقدار پلیمری است که در یک قالب با ابعاد مشخص در دمای تنظیم شده در مدت ۱۰ دقیقه خارج می شود. اغلب برای مقایسه گریدهای یک پلیمر استفاده می‌شود، زیرا نشان‌دهنده وزن مولکولی موجود در آن دسته یا گرید است.

یک پلیمر با MFI کم وزن مولکولی بالاتری نسبت به یک پلیمر با درجه MFI بالا دارد. به طور کلی اکستروژن را می توان با پلیمرهایی با شاخص های جریان مذاب کمتر نسبت به قالب گیری تزریقی انجام داد. یک پلیمر از زنجیره هایی با طول های مختلف تشکیل شده است، به همین دلیل طول زنجیره پلیمری ویژگی های جریان مذاب را تعیین می کند. از آن جا که کنترل دقیق طول زنجیره ها در فرایند پلیمریزاسیون مشکل است، توزیع طول زنجیر یا درواقع توزیع وزن مولکولی پلیمر است که بر خواص جریان مذاب تاثیرگذار است.

هرچه مقدار MFI بالاتر باشد، یعنی در طی زمان ثابت (۱۰ دقیقه) مقدار بیشتری از پلیمر در دمای آزمون جریان می یابد، یعنی مقاومت به جریان یافتن پلیمر یا پلاستیک کم تر است و راحت تر جریان می یابد. مقاومت به جریان یافتن را با مفهومی به نام ویسکوزیته می شناسیم. درنتیجه هرچه MFI یک پلیمر بالاتر باشد، ویسکوزیته آن پایین تر خواهد بود. توزیع وزن مولکولی همچنین بر خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمر نیز تاثیر به سزایی دارد.

در فرایند تولید یک محصول اگر در بچ جدید، مقدار MFI به طور غیر قابل کنترل و نا آگاهانه تفاوت کند می تواند اثرات مخربی بر بهره وری و کیفیت محصول بگذارد. بنابراین بسیار مهم است که مواد ورودی به واحد تولیدی با استاندارد های مربوطه تست شوند و صحت آن ها تایید شود.

روش آزمون

نمونه می تواند به شکل گرانول، پودر، نوار فیلم یا برش هایی از محصول باشد به طوریکه قابلیت این را داشته باشد که وارد دستگاه شوند.

ابتدا بسته به MFI تقریبی نمونه باید مقادیر ۳ تا ۸ گرم از نمونه را بردارید. مقدار ۵ گرم نمونه اولیه برای همه مقادیر MFI مناسب است.

دستگاه را روشن کرده و در دمای آزمون قرار دهید. این دما بسته به نوع ماده در مشخصات فنی یا استاندارد ویژگی محصول درج شده است. با این حال در جدول زیر دما و وزنه آزمون MFI برای چند پلاستیک رایج را مشاهده می کنید.

وقتی دستگاه به دمای مورد نظر رسید باید حدود ۱۵ دقیقه صبر کنید تا تثبیت انجام شود و همچنین توسط پارچه مناسب سیلندر دستگاه را کاملا تمیز کنید. پارچه های تنظیف برای این کار می تواند مناسب باشد.

پس از این زمان مقدار ۵ گرم از نمونه را که وزن کردید داخل سیلندر بریزید و با استفاده از نیروی دست مواد را فشرده کنید. مطمئن شوید مواد پر شده تا حد امکان عاری از هواست. فرایند پرکردن باید در کمتر از ۱ دقیقه انجام شود . بلافاصله بعد از آن ۵ دقیقه برای پیشگرم شدن مواد صبر کنید.

پس از این زمان پیستون را داخل سیلندر قرار دهید و وزنه مناسب آزمون را روی پیستون قرار دهید. این وزنه نیز مانند دما بسته به نوع ماده دارد و در جدول بالا بدان اشاره شده است.

بر روی پیستون ۲ خط نشان وجود دارد که تعیین کننده بازه آزمون می باشد. مواد با ذوب شدن و تحت نیروی وزنه شروع به خروج از دای می کنند.  وقتی خط نشان اول پیستون در هنگام پایین آمدن به قسمت بالایی دستگاه رسید زمان مناسبی برای شروع نمونه گیری می باشد. نمونه گیری حداکثر می تواند تا زمانی ادامه داشته باشد که خط نشان دوم پیستون نیز به لبه بالایی دستگاه برسد. در طول این مدت می توانید خروجی های دای را طی مدت زمان های معین برش داده و جدا کنید. به عنوان مثال برای MFI تقریبی بین ۰/۱ تا ۰/۱۵ زمان برش مناسب ۲ دقیقه می باشد. یا برای MFI بین ۰/۱۵ و۰/۴ این زمان می تواند ۱ دقیقه باشد و … .

باید حداقل ۳ عدد از این برش هارا جدا کرده و آن ها را وزن کنید. میانگین جرم به دست آمده، جرمی است از نمونه که در حالت مذاب در طی مدت زمان آزمون (زمان برش) از دستگاه خارج شده است. با نسبت بستن آن مقدار جرم خروجی از دستگاه در مدت ۱۰ دقیقه یا همان مقدار MFI را حساب کنید.

نکات مهم در انجام آزمون MFI

• تمامی نمونه هایی که برش داده اید و وزن می کنید باید عاری از هرگونه حباب و نقاط ذوب نشده باشد.
• اختلاف جرم برش های مختلف نباید بیش از ۱۵ درصد باشد.
• حداقل تعداد برش ها باید۳ عدد باشد.
• بهتر است طول هر یک از برش ها بین ۱۰ و ۲۰ میلیمتر باشد.

زمانی‌ که‌ آزمون مطابق‌ با استاندارد ملی‌ ایران شماره ١-۶٩٨٠ انجام می‌شود، نرخ جریان جرمی‌ مذاب مـواد اولیه‌، لایه‌ پلیمری‌ لوله‌ و همچنین‌ اختلاف آنها باید مطابق‌ با جدول ٩ باشد.