Стандартен метод за изпитване на скорости на течене на стопилка на термопласти чрез екструзионна пластометрия по ASTM D1238

Стандартът „ASTM D1238 Стандартен метод за изпитване на скорости на течене на стопилка от термопласти чрез екструзионен пластометър“, разработен от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), описва метод за изпитване за определяне на скоростта на екструдиране на разтопени термопластични смоли с помощта на екструзионен пластометър.

След определен период на предварително нагряване, смолата се екструдира през матрица с определена дължина и диаметър на отвора при определени условия на температура, натоварване и положение на буталото в цилиндъра. В този стандарт са описани четири процедури. Тези процедури са дали сравними резултати при междулабораторни кръгови измервания на различни материали:

• Процедура А се използва за определяне на скоростта на течене на стопилката (MFR) на термопластичен материал. Мерните единици са грамове материал на 10 минути. Тя се основава на измерване на масата на материала, екструдиран от матрицата за определен период от време. Обикновено се използва за материали със скорости на течене на стопилката между 0,15 и 50 g/10 минути.
• Процедура Б е автоматично измерване с определено време, използвано за определяне на скоростта на течене на стопилката (MFR) и обемната скорост на стопилката (MVR) на термопластични материали. Измерванията на MFR, направени с Процедура Б, се отчитат в g/10 минути. Измерванията на MVR се отчитат в кубически сантиметри/десет минути. Измерванията по Процедура Б се основават на определяне на обема на материала, екструдиран от матрицата за определен период от време. Обемът се преобразува в масова мярка чрез умножаване на резултата по плътността на стопилката на материала. Процедура Б обикновено се използва за материали със скорости на течене на стопилката в диапазона от 0,50 до 1500 g/10 минути.
• Процедура C е автоматизирано измерване с определено време, използвано за определяне на скоростта на течене на стопилката (MFR) на полиолефинови материали. Обикновено се използва като алтернатива на Процедура B при проби със скорости на течене на стопилката по-големи от 75 g/10 min. Процедура C включва използването на модифицирана матрица, често наричана половин матрица, която има половината от височината и половината от вътрешния диаметър на стандартната матрица, посочена за използване в Процедура A и Процедура B, като по този начин се поддържа същото съотношение дължина към диаметър. Процедурата на изпитване е подобна на Процедура B, но не трябва да се приема, че резултатите, получени с Процедура C, са половината от тези, получени с Процедура B.
• Процедура D е изпитване с множество тегла, често наричано изпитване за „коефициент на дебит“ (FRR). Процедура D е предназначена да позволи определянето на MFR върху материално натоварване, използвайки две или три различни изпитвателни натоварвания (като се увеличава или намалява натоварването по време на изпитването). FRR е безразмерно число, получено чрез разделяне на MFR при по-високото изпитвателно натоварване на MFR при по-ниското изпитвателно натоварване. Резултатите от изпитвания с множество тегла не трябва да се сравняват директно с резултатите от Процедура А или Процедура Б.

Полимери със скорости на течене на стопилката по-малки от 0,15 или по-големи от 900 g/10 min могат да бъдат тествани, използвайки процедурите в този метод за изпитване, но не са разработени данни за точност. Плътността на стопилката е плътността на материала в разтопено състояние. Тя не трябва да се бърка със стандартната стойност на плътността на материала. Този метод за изпитване и ISO 1133 разглеждат една и съща тема, но се различават по техническо съдържание.

Този метод на изпитване е особено полезен за контрол на качеството на термопластични материали. Данните, генерирани от този метод на изпитване, служат за показване на еднородността на скоростта на потока на полимера, извършена в един цикъл. Той не трябва да се използва като индикатор за еднородност на други свойства без валидна корелация с данни от други тестове.

Дебитът, получен с екструзионен пластометър, не е фундаментално свойство на полимера. Той е експериментално дефиниран параметър, който е критично повлиян от физическата и молекулярната структура на полимера и условията на измерване. Реологичните свойства на полимерните стопилки зависят от редица променливи. Стойностите на тези променливи, разкрити в този тест, могат да се различават значително от тези при мащабни процеси, което води до данни, които не корелират пряко с поведението на обработка.

Накратко, ASTM D1238 очертава метода за изпитване, използван за определяне на скоростта на течене на стопилката (MFR) или индекса на течене на стопилката (MFI) на термопластични полимери. Този метод за изпитване е от решаващо значение за контрола на качеството и сравнението на материалите в пластмасовата индустрия. Основната цел на този стандарт е да измери колко лесно се топи и тече термопластичен полимер при специфични условия на температура и налягане. Скоростта на течене на стопилката е ключов показател за вискозитета на полимера и е пряко свързана с неговата обработваемост по време на екструдиране, шприцване и други производствени процеси.

Стандартът ASTM D1238 се прилага за широка гама от термопластични смоли, включително:

• Полиетилен (PE)
• Полипропилен (PP)
• Полистирен (PS)
• Поликарбонат (PC)
• Акрилонитрил бутадиен стирен (ABS)
• Други често срещани и специални пластмаси

Този стандарт предоставя процедури за измерване на скоростта на екструдиране на разтопена смола през матрица с определени размери при определени условия на натоварване и температура. Основните процедури са:

• Процедура А: Осигурява ръчно измерване на времето и претегляне. Материалът се екструдира в продължение на 10 минути. Подходяща е за материали със скорост на течливост на стопилката между 0,15 и 50 g/10 min.
• Процедура Б: Осигурява автоматично синхронизиране и рязане с помощта на сензор за движение на буталото. Подходяща за по-голяма прецизност и автоматизация. Идеална за материали с ниски или високи дебити.
• Процедура C: Изпитване с множество натоварвания, използващо последователни натоварвания. Известно още като съотношение на обема на стопилката (MVR), то помага за анализ на поведението на потока при различни условия на срязване.

Основните параметри бяха определени, както следва:

• Температура на изпитване (напр. 190 градуса за PE, 230 градуса за PP)
• Тестово натоварване (обикновено 2,16 кг, 5 кг или 10 кг в зависимост от вида смола)
• Размери на матрицата: Стандартна матрица с диаметър 2,095 мм и дължина 8,000 мм

Оборудването, използвано в тестовете, включва:

• Екструзионен пластометър (известен също като индексатор на стопилка)
• Форма и бутало
• Везни (с висока точност)
• Таймер (ръчен или автоматичен)
• Режещ инструмент или автоматичен нож

Областите на приложение на този стандарт са:

• Контрол на качеството в производството на полимери
• Сравнение по партии
• Избор на материали за специфични приложения
• Оптимизация на процесите при формоване и екструдиране
• Сертифициране и съответствие със спецификациите

Предимствата на този метод на тестване са:

• Просто и бързо е
• Рентабилно
• Изисква минимална подготовка на пробите
• Предоставя ценни данни за производители и дизайнери

Ограниченията на този метод на тестване включват:

• Не е подходящ за термореактивни пластмаси
• Не представлява действителните скорости на приплъзване при обработка
• Поведението на потока при една температура/натоварване може да не обхване пълните реологични свойства

В резултат на това, стандартът ASTM D1238 е основополагащ стандарт в полимерната индустрия и предоставя важна информация за свойствата на течливост на термопластичните смоли.

Нашата организация, която от години подкрепя бизнеса във всички сектори чрез широк спектър от дейности по тестване, измерване, анализ и оценка, се гордее със силен екип от служители, които следят отблизо световните развития в науката и технологиите и непрекъснато се усъвършенстват. В този контекст, ние също така предоставяме услуги за тестване в съответствие със „ASTM D1238 Стандартен метод за изпитване на скорости на течене на стопилка на термопласти с помощта на екструзионен пластометър“.