شاخص جریان مذاب، تعریف، چگونگی فرایند، روش استفاده از دستگاه پلاستومتر

در واقع می توان این طور تعریف کرد که شاخص جریان مذاب، جرم پلی اتیلنی (بر حسب گرم) است که در عرض ده دقیقه از میان یک روزنهٔ (Die) با عرض و طول ثابت در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد بیرون می‌آید، و این در حالی است که وزنهٔ استانداردی بر روی پیستون محفظهٔ رانش که حاوی حدود سه گرم پلی اتیلن است، قرار دارد.

شاخص جریان مذاب تا حدودی (اما نه دقیق) نسبت معکوس با گرانروی مذاب دارد. بنا بر این با افزایش وزن مولکولی متوسط، کاهش می‌یابد.

شاخص جریان مذاب بالاتر، نشان دهندهٔ روانی بیشتر در دماهای فرآورش است. این نماد در اصل برای نشان دادن ویژگی‌های سیلانی (روانی) به عنوان معیاری از قابلیت اکسترود شدن است. به طور کلی با افزایش شاخص جریان مذاب، استحکام کششی، مقاومت پارگی، دمای نرم شدن و چقرمگی پلی اتیلن کاهش می‌یابد.

تعیین شاخص جریان مذاب با استفاده از دستگاه پلاستومتر:

برای شناسایی خواص پلیمرها، آزمایش های گوناگونی در آزمایشگاههای معتبر انجام میگردد که بعضا بسیاری از این آزمایشات وقت گیر و دارای هزینه های زیادی می باشد.

اما در صنعت بعلت لزوم شناسایی سریعتر خواص فرایندی پلیمرها از شاخص (MFI (melt flow index استفاده میگردد. این شاخص بنوعی نشان دهنده بزرگی دانسیته مولکول پلیمری و درنهایت روانی مذاب پلیمری در شرایط آزمایشگاهی می باشد.

شاخص جریان مذاب اندازه گیری سهولت جریان مذاب یک پلیمر گرمانرم است. این پارامتر بر حسب جرمی از پلیمر بر حسب گرم که در مدت زمان ۱۰ دقیقه از طریق یک لوله مویین با قطر مشخص و طول مشخص تحت یک نیروی معین که بصورت وزنی برای یک دمای معین اندازه گیری می شود،تعریف می گردد.

برای مثال MFI نوعی از HDPE بدین صورت نوشته می شود:  ۱۹۰/۲۱٫۶ ISO 1133= MFI که واحد آن gr/10 min است. این مطلب نشان می دهد که MFI این پلیمر تحت شرایط دمایی ۱۹۰ درجه سانتیگراد و وزنه ۲۱٫۶ kg قرار گرفته است و مقدار خروجی آن بر حسب گرم در ۱۰ دیقیق اندازه گیری شده است.

استاندارهای مورد استفاده برای اندازه گیری MFI ASTM D1238 و ISO 1133 هستند. اساس کار بدین صورت است که نمونه در یک استوانه تحت دما و نیرویی که از طرف وزنه بالای آن اعمال می شود، قرار می گیرد.

تحی این شرایط مذاب آن شروع به خروج از منفذ تعبیه شده در پایین آن می کند. مقدار خروجی آن در رمانهای معین توسط کاتر خودکاری برش خورده و در نهایت همه بریده ها بصورت تکی وزن و وزن میانگین اندازه گیری می شود. طبق فرمولی مقدار MFI جسم تعیین می گردد. در شکل زیر شماتیکی از این دستگاه دیده می شود.

مقدار MFI محصول تابعی از جرم مولکولی پلیمر است. هر چه مقدار MFI محصول بیشتر باشد، مذاب پلیمری روانتر است و در دمای پایین تری فرایند می گردد.

تذکر: عبارات MFI با (MFR (Melt flow rate هم معنی هستند.

کاهش در مقدار MFI باعث:
– افزایش سختی
– افزایش استحکام کششی
– افزایش در استحکام نقطه تسلیم
– افزایش مقاومت در برابر خزش
– افزایش چقرمگی
– افزایش دمای نرم شدن
– افزایش مقاومت در برابر تنش ترک
– افزایش مقاومت شیمیایی
– افزایش وزن مولکولی
– کاهش جلا و براقیت
– کاهش نفوذپذیری می شود.

روش کار با دستگاه پلاستومتر:

کلید روی پیشانی دستگاه را روشن نمایید
دمای مورد نظر را با کنترلر دما تنظیم نمایید .

با استفاده از کلید های D و Ñ دمای انتخابی را تنظیم نمایید. (جداول دمای محصولات پلیمری مورد نظرتان را پیدا کنید!)
برای استفاده از دستگاه پلاستومتر و یا تغییر شرایط دمای آزمایش، سیستم کنترل حرارت را به مدت ۳ ساعت در دمای مورد نظر روشن نگهدارید.

توجه: طی زمان آماده سازی دستگاه، پیستون داخل سیلندر باشد.

مشخصات عمومی

ورودی :
۴۲۰watt – ۲۲۰ volt – تک فاز با فیوز .۲amp
مجهز به سیتم کنترل دما از نوع pid و سنسور حساس ۱۰۰ pt برا ی تامین دقت ۱/۰ درجه
مجهز به کنترلر زمان دارای فرمان دارای قطعات مجزا برای سهولت در امر نگهداری و سرویس دوره ای
عدم نیاز به کالیبراسیون
تجهیزات:
وسایل تمیز کننده سیلندر
قیف
کاردک
برش
آچار مخصوص باز کردن die
وزنه های استاندارد۱۶۰/۲ و ۵ کیلو گرمی

رای تعیین شاخص جریان مذاب، نمونه ها را بوسیله ترازویی با دقت ۰۰۱/۰ گرم وزن نمایید و بر اساس رابطه زیر شاخص جریان مذاب را محاسبه کنید.
MFR = ( å ( m ) i = 1 * ۶۰۰ ) / t n:
m: وزن نمونه بر حسب گرم
i : شماره نمونه ها
n : تعداد نمونه ها
t : زمان برش بر حسب ثانیه
MFR : شاخص ذوب بر حسب گرم بر ده دقیقه

منبع: پلی اتیلن نوین