Metode Uji Standar ASTM D1238 untuk Laju Aliran Lelehan Termoplastik dengan Plastometri Ekstrusi

Standar “ASTM D1238 Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer” yang dikembangkan oleh American Society for Testing and Materials (ASTM) menjelaskan metode uji untuk menentukan laju ekstrusi resin termoplastik cair menggunakan plastometer ekstrusi.

Setelah periode pemanasan awal yang ditentukan, resin diekstrusi melalui cetakan dengan panjang dan diameter lubang tertentu pada kondisi suhu, beban, dan posisi piston tertentu di dalam laras. Empat prosedur dijelaskan dalam standar ini. Prosedur-prosedur ini telah menghasilkan hasil yang sebanding dalam pengukuran sirkuler antarlaboratorium berbagai material:

Prosedur A digunakan untuk menentukan laju alir leleh (MFR) material termoplastik. Satuan ukurnya adalah gram material per 10 menit. Prosedur ini didasarkan pada pengukuran massa material yang diekstrusi dari cetakan dalam periode waktu tertentu. Prosedur ini biasanya digunakan untuk material dengan laju alir leleh antara 0,15 dan 50 g/10 menit.
Prosedur B adalah pengukuran berwaktu otomatis yang digunakan untuk menentukan laju alir leleh (MFR) dan laju volume leleh (MVR) material termoplastik. Pengukuran MFR yang dilakukan dengan Prosedur B dilaporkan dalam satuan g/10 menit. Pengukuran MVR dilaporkan dalam satuan sentimeter kubik/sepuluh menit. Pengukuran Prosedur B didasarkan pada penentuan volume material yang diekstrusi dari cetakan dalam periode waktu tertentu. Volume tersebut dikonversi menjadi massa dengan mengalikan hasilnya dengan densitas leleh material. Prosedur B biasanya digunakan untuk material dengan laju alir leleh berkisar antara 0,50 hingga 1500 g/10 menit.
Prosedur C adalah pengukuran waktu otomatis yang digunakan untuk menentukan laju alir leleh (MFR) material poliolefin. Prosedur ini biasanya digunakan sebagai alternatif Prosedur B pada sampel dengan laju alir leleh lebih dari 75 g/10 menit. Prosedur C melibatkan penggunaan cetakan yang dimodifikasi, sering disebut cetakan setengah, yang memiliki tinggi dan diameter dalam setengah dari cetakan standar yang ditentukan untuk digunakan dalam Prosedur A dan Prosedur B, sehingga mempertahankan rasio panjang terhadap diameter yang sama. Prosedur pengujiannya serupa dengan Prosedur B, tetapi jangan berasumsi bahwa hasil yang diperoleh dengan Prosedur C sama dengan setengah dari hasil yang diperoleh dengan Prosedur B.
Prosedur D adalah uji multi-bobot, yang sering disebut sebagai uji "Rasio Laju Alir" (FRR). Prosedur D dirancang untuk memungkinkan penentuan MFR dilakukan pada beban material menggunakan dua atau tiga beban uji yang berbeda (menambah atau mengurangi beban selama pengujian). FRR adalah bilangan tanpa dimensi yang diperoleh dengan membagi MFR pada beban uji yang lebih tinggi dengan MFR pada beban uji yang lebih rendah. Hasil uji multi-bobot tidak boleh dibandingkan secara langsung dengan hasil dari Prosedur A atau Prosedur B.

Polimer dengan laju alir leleh kurang dari 0,15 atau lebih besar dari 900 g/10 menit dapat diuji menggunakan prosedur dalam metode uji ini, tetapi data presisi belum dikembangkan. Densitas leleh adalah densitas material dalam keadaan cair. Densitas ini tidak boleh disamakan dengan nilai densitas standar untuk material tersebut. Metode uji ini dan ISO 1133 membahas topik yang sama tetapi berbeda dalam hal konten teknis.

Metode uji ini khususnya berguna untuk pengujian kendali mutu termoplastik. Data yang dihasilkan oleh metode uji ini berfungsi untuk menunjukkan keseragaman laju alir polimer yang dilakukan dalam satu kali pengujian. Metode ini tidak boleh digunakan sebagai indikator keseragaman sifat lain tanpa korelasi yang valid dengan data dari pengujian lain.

Laju alir yang diperoleh dengan plastometer ekstrusi bukanlah sifat dasar polimer. Laju alir merupakan parameter yang ditentukan secara eksperimental dan sangat dipengaruhi oleh struktur fisik dan molekul polimer serta kondisi pengukuran. Sifat reologi lelehan polimer bergantung pada sejumlah variabel. Nilai variabel-variabel yang terungkap dalam uji ini dapat berbeda secara signifikan dari nilai dalam proses skala besar, sehingga menghasilkan data yang tidak berkorelasi langsung dengan perilaku pemrosesan.

Singkatnya, ASTM D1238 menguraikan metode uji yang digunakan untuk menentukan laju alir leleh (MFR) atau indeks alir leleh (MFI) polimer termoplastik. Metode uji ini penting untuk pengendalian mutu dan perbandingan material dalam industri plastik. Tujuan utama standar ini adalah untuk mengukur seberapa mudah polimer termoplastik meleleh dan mengalir pada kondisi suhu dan tekanan tertentu. Laju alir leleh merupakan indikator utama viskositas polimer dan berkaitan langsung dengan kemampuan prosesnya selama proses ekstrusi, pencetakan injeksi, dan proses manufaktur lainnya.

Standar ASTM D1238 berlaku untuk berbagai macam resin termoplastik, termasuk:

Polyethylene (PE)
Polypropylene (PP)
Polistirena (PS)
Polikarbonat (PC)
Akrilonitril butadiena stirena (ABS)
Plastik umum dan khusus lainnya

Standar ini menyediakan prosedur untuk mengukur laju ekstrusi resin cair melalui cetakan berdimensi tertentu pada kondisi beban dan suhu tertentu. Prosedur utamanya adalah:

Prosedur A: Menyediakan pengaturan waktu dan penimbangan manual. Material diekstrusi selama 10 menit. Prosedur ini cocok untuk material dengan laju alir leleh antara 0,15 dan 50 g/10 menit.
Prosedur B: Menyediakan pengaturan waktu dan pemotongan otomatis menggunakan sensor gerak piston. Cocok untuk presisi dan otomatisasi yang lebih tinggi. Ideal untuk material dengan laju alir rendah atau tinggi.
Prosedur C: Pengujian beban ganda menggunakan beban berurutan. Juga dikenal sebagai rasio volume leleh (MVR), pengujian ini membantu menganalisis perilaku aliran dalam berbagai kondisi geser.

Parameter dasar ditentukan sebagai berikut:

Suhu pengujian (misalnya 190 derajat untuk PE, 230 derajat untuk PP)
Beban uji (biasanya 2,16 kg, 5 kg atau 10 kg tergantung jenis resin)
Dimensi cetakan: Cetakan standar dengan diameter 2,095 mm dan panjang 8,000 mm

Peralatan yang digunakan dalam pengujian antara lain:

Plastometer ekstrusi (juga dikenal sebagai pengindeks leleh)
Cetakan dan piston
Timbangan (presisi tinggi)
Timer (manual atau otomatis)
Alat pemotong atau pemotong otomatis

Bidang penerapan standar ini adalah:

Kontrol kualitas dalam produksi polimer
Perbandingan antar partai
Pemilihan material untuk aplikasi tertentu
Optimasi proses dalam pencetakan dan ekstrusi
Sertifikasi dan kepatuhan terhadap spesifikasi

Keuntungan dari metode pengujian ini adalah:

Sederhana dan cepat
Hemat biaya
Membutuhkan persiapan sampel minimal
Menyediakan data berharga bagi produsen dan desainer

Keterbatasan metode pengujian ini meliputi:

Tidak cocok untuk plastik termoset
Tidak mewakili tingkat slip pemesinan yang sebenarnya
Perilaku aliran pada suhu/beban tunggal mungkin tidak menangkap sifat reologi secara penuh

Hasilnya, standar ASTM D1238 menjadi standar dasar dalam industri polimer dan memberikan wawasan penting tentang sifat aliran resin termoplastik.

Organisasi kami, yang telah mendukung bisnis di semua sektor selama bertahun-tahun melalui berbagai kegiatan pengujian, pengukuran, analisis, dan evaluasi, memiliki tim karyawan yang tangguh yang senantiasa mengikuti perkembangan sains dan teknologi global dan terus meningkatkan diri. Dalam konteks ini, kami juga menyediakan layanan pengujian sesuai dengan "Metode Uji Standar ASTM D1238 untuk Laju Alir Lelehan Termoplastik Menggunakan Plastometer Ekstrusi".