آزمایشگاه شرکت کاج برج اطلس
اندازه گیری شاخص جریان مذاب (MFR)
دستورالعمل اندازه گیری شاخص جریان مذاب (MFR)
استاندارد مرجع: EN ISO 1133 , ISIRI6980
1.هدف : تدوین روشی جهت اندازه گیری نرخ جریان جرمی مذاب (MFR ) پلاستیکها تحت شرایط مشخص دما و بار است.
2.دامنه کاربرد: شامل پلاستیکهای دما ثابت می باشد (PE)
3.مسئولیتها : کلیه پرسنل آزمایشگاه مسئول انجام این تست می باشند.
4.تعاریف :
سرعت جریان مذاب (Melt Flow Rate(MFR ساده ترین ومقدماتی ترین روش استاندارد برای تعیین ومقایسه رفتار مذاب گونه های مختلف پلیمرهای گرمانرم است. در این روش ، ابتدا نمونه پلیمری در بازه زمانی معینی در دمایی معین پیش گرم می گردد . سپس مذاب تحت بار وزنه ای استاندارد از داخل دای ، که در قسمت تحتانی سیلندر دستگاه MFR قراردارد ، خارج می شود. میزان مذاب خارج شده از دای برحسب گرم در طی زمان ده دقیقه را MFR آن می نامند.
برای پلی اتیلن ها بر اساس استاندارد ASTM D1238-01 در سه دمای C̊ 190 ،250C̊، 310C̊ می توان تست رااجرانمود. ولی باید توجه داشت که فقط در دمای C̊ 190 می توان از طیفی از وزن ها (0.325 ، 2.16 ، 5 ، 10 ، 21.6 کیلوگرم) استفاده نمود . لذا عمومأ این تست در دمای 190C̊ انجام می شود . وزن های کاربردی نیز با توجه به گرید ماده 2.16 ،5 ، 21.6 کیلوگرم می باشد.
با اعمال یک وزنه یکسان ، هرچه MFR یک نمونه مذاب پلیمری بیشتر باشد بدان معناست که ویسکوزیته آن کمتر است وهرچه ویسکوزیته کمتر باشد می توان نتیجه گرفت که وزن مولکولی آن نمونه پایین تراست . لذا می توان گفت که MFR ساده ترین روش استاندارد برای مقایسه نسبی وزنی مولکولی گرید های مختلف پلی اتیلن است. باید توجه داشت برای گریدهایی که دارای وزن مولکولی پایین ودرنتیجه MFR بالایی هستند باید فقط از وزن های پایین (2.16 و یا 5 کیلوگرم ) استفاده نمود تا بتوان تست را به درستی انجام داده و نتیجه قابل اعتمادی به دست آورد. درغیراینصورت اعمال وزن بالا مانند 21.6 کیلوگرم باری این گونه نمونه ها باعث ریزش وخروج ناگهانی مذاب از سیلندر ودای می گردد . در این حالت نتایج تست عددی بسیار یزرگ بوده وتکرارپذیرو قابل اعتماد نخواهد بود. عکس این موضوع نیزدرست است . بدین معنا که چنانچه برای گریدهای با وزن مولکولی بالا تست با وزن پایین انجام گیرد ، به علت ویسکوزیته بالای مذاب نمونه ، مذاب از دای خارج نشده ولذا محاسبه نمی گردد.
علاوه بر این که با توجه به مقدار MFR می توان وزن مولکولی پلیمرها را بصورت نسبی مقایسه نمود ، می توان پهن یا باریک بودن توزیع وزن مولکولی آنها را با استفاده از کمیت نسبت سرعت جریان (Flow Rate Ratio (FRR تخمین زده وبا یکدیگر مقایسه نمود. FRR ازرابطه زیر محاسبه می گردد :
FRR=MFR2/MFR1
MFR2: مقدار RFM نمونه ها باوزن اعمالی 21.6 کیلوگرم
MFR1: مقدارRFM نمونه ها با وزن اعمالی 5 کیلوگرم
FRR نمونه هر چقدر بیشتر باشد توزیع وزن مولکولی آن پهن تر است.
5.تجهیزات آزمون : دستگاه MFR- وزنه - ترازو - پمپ باد
6. شرح انجام آزمون :
- تهیه آزمون :
آزمونه ممکن است به شکلهای پودر ، گرانول ویا نوارهای باریک فیلم باشد. آزمونه باید قبل از آزمون با توجه به ویژگی های آن آماده سازی شده ودرصورت لزوم تحت شرایط خاص قرارگرفته وپایدارگردد.
- شرح انجام کار :
دستگاه را بعداز هربار استفاده کاملأ تمیز نمایید.
حداقل 15 دقیقه پس از رسیدن دمای دستگاه به دمای آزمون ، سیلندر دستگاه را با 3 تا 8 گرم از آزمونه پر کنید. سپس مواد راتوسط میله فشاردهنده و با استفاده از نیروی دست متراکم نمایید. جهت اطمینان از عدم حضور هوا در نمونه های حساس به تخریب اکسیداسیونی ، پر نمودن مواد را طی یک دقیقه به پایان برسانید. ودمای دستگاه را روی 190 درجه سانتیگراد تنظیم کنید ، 5 دقیقه زمان پیش گرم در نظرگرفته و منتظر بمانید تا مواد به دمای لازم رسیده وذوب گردد سپس از دای خارج شود با برقراری مدار برقی کاتر برش های مواد ذوب شده تحت باروزنی آغاز می شود که این بار وزنی برای مواد LDPE مقدار 2.16 کیلوگرم وبرای مواد HDPE مقدار5 کیلوگرم می باشد.
جرم مواد برش خورده در مدت زمان مشخص را با استفاده از ترازوی با دقت0.0001 گرم محاسبه کرده وتناسب آن با مدت زمان ده دقیقه را بدست می آوریم ، عدد بدست آمده MFR محصول یا نمونه مورد آزمایش می باشدکه همواره MFR محصول نبایداز 20 درصد MFR مواد اولیه بیشتر باشد.
MFR 0.15 ≤ MFR ≤ 0.7
* اگر مقدار MFR مواد انتخابی از اتصالات تولیدی تفاوت بیش از 20 درصد با مواد اولیه داشته باشد می توان مطالب زیر را استنباط نمود :
الف – دمای فرآیند خیلی بالا بوده وباعث سوختن وشبکه ای شدن پلی اتیلن شده است.
ب – مستربچ خراب بوده است
ج – دراکسترودرنواحی مردابی وجودداشته وزمان اقامت مواد درسیلندر افزایش یافته است.
عدد MFR قابل قبول برای اتصالات پلی اتیلنی بین 0.15 تا 0.7 گرم بر ده دقیقه می باشد.
دستگاه تعیین نرخ جریان جرمی مذاب
MELT FLOW RATE ( MFR )
عنوان مشخصات: دستگاه تعیین نرخ جریان جرمی مذاب
مدل :AHP
تجهیزات : کلید OFF/ON، Controller، Timer، Cutter ،دای ، پیستون 2.16kg و 5Kg، پمپ باد ، وزنه های
معرفی کلیدها وتجهیزات :
کلید OFF/ON: که جهت روشن وخاموش کردن دستگاه بکار میرود.
کلید Controller: که جهت تنظیم دمای فرآیند آزمون جهت ذوب وسیلان آزمونه مورد استفاده قرار می گیرد.
کلید Timer : که مورد استفاده جهت تعیین مدت زمان مورد نیاز جهت برش وجمع آوری مذاب آزمونه می باشد.
کلید Cutter : که جهت برش مواد مذاب سیلان یافته از دای استفاده می شود.
دای : دارای ابعاد واندازه استاندارد بوده ومواد مذاب از داخل آن با حجم وابعاد مشخص خارج می شوند.
پیستون و وزنه ها : از پیستون و وزنه ها برای ایجاد فشار به مواد مذاب جهت خروج آنها از دای استفاده میشود.
پمپ باد : مورد استفاده جهت ایحاد فشار باد لازم بواسطه فعالیت کاتر.
روش کار با دستگاه :
کابل تک فاز دستگاه را به برق زده ، شیلنگ کمپرسور باد را به مجرای باد تعبیه شده در پشت دستگاه وصل می کنیم ، کلید OFF/ON راروی ON (روشن) قرار داده ودمای دستگاه (طبق استاندارد ) را از طریق کلید کنترلر روی دمای مورد نظر تنظیم می کنیم تا دستگاه به دمای مورد نظر برسد در این حالت دستگاه آماده انجام آزمایش مورد نظر می باشد . آزمایش را طبق استاندارد معرفی شده برای تست MFR انجام می دهیم .
بیاد داشته باشید ، پس از انجام آزمون در حالت داغ ، حتمأ دای وپیستون را تمیز کرده تا مواد پلی اتیلن به آنها نچسبد در غیر این صورت دای وارد سیلندر نشده یا در آن گیر خواهد کرد.