Método de prueba estándar ASTM D1238 para tasas de fluidez de termoplásticos mediante plastometría de extrusión

La norma “ASTM D1238 Método de prueba estándar para tasas de flujo de fusión de termoplásticos mediante plastómetro de extrusión” desarrollada por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) describe un método de prueba para determinar la tasa de extrusión de resinas termoplásticas fundidas utilizando un plastómetro de extrusión.

Tras un período de precalentamiento específico, la resina se extruye a través de una matriz de longitud y diámetro interior especificados, en condiciones específicas de temperatura, carga y posición del pistón en el cañón. Esta norma describe cuatro procedimientos. Estos procedimientos han arrojado resultados comparables en mediciones circulares interlaboratorio de diversos materiales:

• El Procedimiento A se utiliza para determinar el índice de fluidez (MFR) de un material termoplástico. Las unidades de medida son gramos de material por 10 minutos. Se basa en la medición de la masa de material extruido del molde en un período de tiempo específico. Se utiliza típicamente para materiales con índices de fluidez entre 0,15 y 50 g/10 minutos.
• El Procedimiento B es una medición temporizada automática que se utiliza para determinar el índice de fluidez (MFR) y el índice de volumen de fusión (MVR) de materiales termoplásticos. Las mediciones de MFR realizadas con el Procedimiento B se expresan en g/10 minutos. Las mediciones de MVR se expresan en centímetros cúbicos/diez minutos. Las mediciones del Procedimiento B se basan en la determinación del volumen de material extruido del molde en un período de tiempo específico. El volumen se convierte en una medida de masa multiplicando el resultado por la densidad de fusión del material. El Procedimiento B se utiliza normalmente para materiales con índices de fluidez de fusión de 0,50 a 1500 g/10 minutos.
• El Procedimiento C es una medición automatizada y cronometrada que se utiliza para determinar el índice de fluidez (MFR) de las poliolefinas. Se suele utilizar como alternativa al Procedimiento B en muestras con índices de fluidez superiores a 75 g/10 min. El Procedimiento C implica el uso de un molde modificado, a menudo denominado medio molde, que tiene la mitad de la altura y la mitad del diámetro interior del molde estándar especificado para los Procedimientos A y B, manteniendo así la misma relación longitud-diámetro. El procedimiento de prueba es similar al del Procedimiento B, pero no debe asumirse que los resultados obtenidos con el Procedimiento C sean la mitad de los obtenidos con el Procedimiento B.
• El Procedimiento D es una prueba de peso múltiple, a menudo denominada prueba de "Relación de Caudal" (FRR). El Procedimiento D está diseñado para determinar la MFR en una carga de material utilizando dos o tres cargas de prueba diferentes (aumentando o disminuyendo la carga durante la prueba). La FRR es un número adimensional que se obtiene dividiendo la MFR con la carga de prueba más alta entre la MFR con la carga de prueba más baja. Los resultados de las pruebas de peso múltiple no deben compararse directamente con los resultados de los Procedimientos A o B.

Los polímeros con índices de fluidez inferiores a 0,15 o superiores a 900 g/10 min pueden analizarse mediante los procedimientos de este método de ensayo, pero no se han obtenido datos de precisión. La densidad de fusión es la densidad del material en estado fundido. No debe confundirse con el valor de densidad estándar del material. Este método de ensayo y la norma ISO 1133 abordan el mismo tema, pero difieren en su contenido técnico.

Este método de prueba es especialmente útil para el control de calidad de termoplásticos. Los datos generados por este método sirven para indicar la uniformidad del caudal del polímero en una sola prueba. No debe utilizarse como indicador de la uniformidad de otras propiedades sin una correlación válida con los datos de otras pruebas.

El caudal obtenido con un plastómetro de extrusión no es una propiedad fundamental del polímero. Es un parámetro definido experimentalmente que se ve influenciado críticamente por la estructura física y molecular del polímero y las condiciones de medición. Las propiedades reológicas de los polímeros fundidos dependen de diversas variables. Los valores de estas variables, revelados en esta prueba, pueden diferir significativamente de los de procesos a gran escala, lo que resulta en datos que no se correlacionan directamente con el comportamiento del procesamiento.

En resumen, la norma ASTM D1238 describe el método de prueba utilizado para determinar el índice de fluidez (MFI) o el índice de fluidez (MFR) de polímeros termoplásticos. Este método de prueba es fundamental para el control de calidad y la comparación de materiales en la industria del plástico. El objetivo principal de esta norma es medir la facilidad con la que un polímero termoplástico se funde y fluye en condiciones específicas de temperatura y presión. El índice de fluidez es un indicador clave de la viscosidad de un polímero y está directamente relacionado con su procesabilidad durante la extrusión, el moldeo por inyección y otros procesos de fabricación.

La norma ASTM D1238 se aplica a una amplia gama de resinas termoplásticas, incluidas:

• Polietileno (PE)
• Polipropileno (PP)
• Poliestireno (PS)
• Policarbonato (PC)
• Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
• Otros plásticos comunes y especiales

Esta norma proporciona procedimientos para medir la velocidad de extrusión de resina fundida a través de una matriz de dimensiones específicas, en condiciones específicas de carga y temperatura. Los procedimientos principales son:

• Procedimiento A: Permite cronometrar y pesar manualmente. El material se extruye durante 10 minutos. Es adecuado para materiales con índices de fluidez entre 0,15 y 50 g/10 min.
• Procedimiento B: Proporciona sincronización y corte automáticos mediante un sensor de movimiento del pistón. Ideal para mayor precisión y automatización. Ideal para materiales con caudales bajos o altos.
• Procedimiento C: Prueba de carga múltiple mediante cargas secuenciales. También conocida como relación de volumen de fusión (MVR), permite analizar el comportamiento del flujo en condiciones de cizallamiento variables.

Los parámetros básicos se determinaron de la siguiente manera:

• Temperatura de prueba (por ejemplo, 190 grados para PE, 230 grados para PP)
• Carga de prueba (normalmente 2,16 kg, 5 kg o 10 kg según el tipo de resina)
• Dimensiones del molde: Molde estándar con un diámetro de 2,095 mm y una longitud de 8,000 mm.

El equipo utilizado en las pruebas incluye:

• Plastómetro de extrusión (también conocido como indexador de fusión)
• Molde y pistón
• Báscula de pesaje (alta precisión)
• Temporizador (manual o automático)
• Herramienta de corte o cortadora automática

Los ámbitos de aplicación de esta norma son:

• Control de calidad en la producción de polímeros
• Comparación partido por partido
• Selección de materiales para aplicaciones específicas
• Optimización de procesos en moldeo y extrusión
• Certificación y cumplimiento de especificaciones

Las ventajas de este método de prueba son:

• Es simple y rápido
• Rentable
• Requiere una preparación mínima de la muestra.
• Proporciona datos valiosos para fabricantes y diseñadores.

Las limitaciones de este método de prueba incluyen:

• No apto para plásticos termoendurecibles.
• No representa las tasas de deslizamiento de mecanizado reales
• El comportamiento del flujo a una única temperatura/carga puede no capturar todas las propiedades reológicas

Como resultado, la norma ASTM D1238 es una norma fundamental en la industria de los polímeros y proporciona información fundamental sobre las propiedades de flujo de las resinas termoplásticas.

Nuestra organización, que lleva años apoyando a empresas de todos los sectores mediante una amplia gama de actividades de prueba, medición, análisis y evaluación, cuenta con un sólido equipo de empleados que siguen de cerca los avances científicos y tecnológicos globales y se mejoran constantemente. En este contexto, también ofrecemos servicios de prueba de acuerdo con la norma ASTM D1238, Método de prueba estándar para índices de fluidez de termoplásticos mediante plastómetro de extrusión.