Štandardná skúšobná metóda ASTM D1238 pre rýchlosti toku taveniny termoplastov metódou extrúznej plastometrie

Norma „ASTM D1238 Štandardná skúšobná metóda pre rýchlosti toku taveniny termoplastov pomocou extrúzneho plastometra“ vyvinutá Americkou spoločnosťou pre testovanie a materiály (ASTM) opisuje testovaciu metódu na stanovenie rýchlosti extrúzie roztavených termoplastických živíc pomocou extrúzneho plastometra.

Po špecifikovanom období predhrievania sa živica vytláča cez matricu so špecifikovanou dĺžkou a priemerom otvoru za špecifikovaných podmienok teploty, zaťaženia a polohy piestu vo valci. V tejto norme sú opísané štyri postupy. Tieto postupy priniesli porovnateľné výsledky pri medzilaboratórnych kruhových meraniach rôznych materiálov:

• Postup A sa používa na stanovenie rýchlosti toku taveniny (MFR) termoplastického materiálu. Jednotkami merania sú gramy materiálu za 10 minút. Je založený na meraní hmotnosti materiálu vytlačeného z matrice za stanovený časový úsek. Typicky sa používa pre materiály s rýchlosťami toku taveniny medzi 0,15 a 50 g/10 minút.
• Postup B je automaticky merané časované meranie používané na určenie indexu toku taveniny (MFR) a objemového indexu taveniny (MVR) termoplastických materiálov. Merania MFR vykonané postupom B sa uvádzajú v g/10 minút. Merania MVR sa uvádzajú v kubických centimetroch/desať minút. Merania postupom B sú založené na určení objemu materiálu vytlačeného z matrice za určitý čas. Objem sa prepočíta na hmotnostnú jednotku vynásobením výsledku hustotou taveniny materiálu. Postup B sa typicky používa pre materiály s indexmi toku taveniny v rozmedzí od 0,50 do 1500 g/10 minút.
• Postup C je automatizované časované meranie používané na určenie rýchlosti toku taveniny (MFR) polyolefínových materiálov. Zvyčajne sa používa ako alternatíva k postupu B na vzorkách s rýchlosťami toku taveniny vyššími ako 75 g/10 min. Postup C zahŕňa použitie upravenej formy, často označovanej ako polovičná forma, ktorá má polovičnú výšku a polovičný vnútorný priemer štandardnej formy špecifikovanej na použitie v postupe A a postupe B, čím sa zachováva rovnaký pomer dĺžky k priemeru. Testovací postup je podobný postupu B, ale nemalo by sa predpokladať, že výsledky získané postupom C sú polovičné oproti výsledkom získaným postupom B.
• Postup D je skúška s viacerými závažiami, často označovaná ako skúška „pomeru prietoku“ (FRR). Postup D je navrhnutý tak, aby umožňoval stanovenie MFR na materiálovom zaťažení s použitím dvoch alebo troch rôznych skúšobných zaťažení (so zvyšovaním alebo znižovaním zaťaženia počas skúšky). FRR je bezrozmerné číslo získané vydelením MFR pri vyššom skúšobnom zaťažení MFR pri nižšom skúšobnom zaťažení. Výsledky skúšok s viacerými závažiami by sa nemali priamo porovnávať s výsledkami z postupu A alebo postupu B.

Polyméry s rýchlosťami toku taveniny menšími ako 0,15 alebo väčšími ako 900 g/10 min sa môžu testovať pomocou postupov v tejto testovacej metóde, ale údaje o presnosti ešte neboli vyvinuté. Hustota taveniny je hustota materiálu v roztavenom stave. Nemala by sa zamieňať so štandardnou hodnotou hustoty materiálu. Táto testovacia metóda a norma ISO 1133 sa zaoberajú rovnakou témou, ale líšia sa technickým obsahom.

Táto testovacia metóda je obzvlášť užitočná na kontrolu kvality termoplastov. Údaje získané touto testovacou metódou slúžia na indikáciu rovnomernosti prietoku polyméru vykonaného v jednom cykle. Nemala by sa používať ako indikátor rovnomernosti iných vlastností bez platnej korelácie s údajmi z iných testov.

Prietok získaný extrúznym plastometrom nie je základnou vlastnosťou polyméru. Je to experimentálne definovaný parameter, ktorý je kriticky ovplyvnený fyzikálnou a molekulárnou štruktúrou polyméru a podmienkami merania. Reologické vlastnosti polymérnych tavenín závisia od viacerých premenných. Hodnoty týchto premenných zistené v tomto teste sa môžu výrazne líšiť od hodnôt vo veľkom meradle, čo vedie k údajom, ktoré priamo nekorelujú so správaním pri spracovaní.

Stručne povedané, norma ASTM D1238 opisuje testovaciu metódu používanú na stanovenie rýchlosti toku taveniny (MFR) alebo indexu toku taveniny (MFI) termoplastických polymérov. Táto testovacia metóda je kľúčová pre kontrolu kvality a porovnávanie materiálov v plastikárskom priemysle. Hlavným účelom tejto normy je merať, ako ľahko sa termoplastický polymér taví a tečie za špecifických teplotných a tlakových podmienok. Rýchlosť toku taveniny je kľúčovým ukazovateľom viskozity polyméru a priamo súvisí s jeho spracovateľnosťou počas extrúzie, vstrekovania plastov a iných výrobných procesov.

Norma ASTM D1238 sa vzťahuje na širokú škálu termoplastických živíc vrátane:

• Polyetylén (PE)
• Polypropylén (PP)
• Polystyrén (PS)
• Polykarbonát (PC)
• Akrylonitril-butadién-styrén (ABS)
• Ostatné bežné a špeciálne plasty

Táto norma stanovuje postupy na meranie rýchlosti extrúzie roztavenej živice cez matricu so špecifikovanými rozmermi za špecifikovaných podmienok zaťaženia a teploty. Hlavné postupy sú:

• Postup A: Zabezpečuje manuálne meranie času a váženie. Materiál sa extruduje 10 minút. Je vhodný pre materiály s rýchlosťou toku taveniny medzi 0,15 a 50 g/10 min.
• Postup B: Zabezpečuje automatické načasovanie a rezanie pomocou snímača pohybu piestu. Vhodné pre väčšiu presnosť a automatizáciu. Ideálne pre materiály s nízkym alebo vysokým prietokom.
• Postup C: Skúška viacnásobným zaťažením s použitím sekvenčných zaťažení. Tiež známy ako pomer objemu taveniny (MVR), pomáha analyzovať správanie sa toku za rôznych šmykových podmienok.

Základné parametre boli stanovené takto:

• Testovacia teplota (napr. 190 stupňov pre PE, 230 stupňov pre PP)
• Skúšobné zaťaženie (typicky 2,16 kg, 5 kg alebo 10 kg v závislosti od typu živice)
• Rozmery formy: Štandardná forma s priemerom 2 095 mm a dĺžkou 8 000 mm

Vybavenie použité pri testoch zahŕňa:

• Extrúzny plastometer (tiež známy ako indexátor taveniny)
• Forma a piest
• Váha (vysoko presná)
• Časovač (manuálny alebo automatický)
• Rezací nástroj alebo automatická rezačka

Oblasti použitia tejto normy sú:

• Kontrola kvality pri výrobe polymérov
• Porovnanie jednotlivých strán
• Výber materiálu pre konkrétne aplikácie
• Optimalizácia procesov pri lisovaní a extrúzii
• Certifikácia a súlad so špecifikáciami

Výhody tejto testovacej metódy sú:

• Je to jednoduché a rýchle
• Nákladovo efektívne
• Vyžaduje minimálnu prípravu vzorky
• Poskytuje cenné údaje pre výrobcov a dizajnérov

Medzi obmedzenia tejto testovacej metódy patria:

• Nie je vhodné pre termosetové plasty
• Nepredstavuje skutočné miery preklzu pri obrábaní
• Správanie sa pri toku pri jednej teplote/zaťažení nemusí zachytiť všetky reologické vlastnosti

V dôsledku toho je norma ASTM D1238 základnou normou v polymérnom priemysle a poskytuje kritické poznatky o tokových vlastnostiach termoplastických živíc.

Naša organizácia, ktorá už roky podporuje podniky vo všetkých sektoroch prostredníctvom širokej škály testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich aktivít, sa môže pochváliť silným tímom zamestnancov, ktorí pozorne sledujú globálny vývoj vo vede a technike a neustále sa zlepšujú. V tejto súvislosti poskytujeme aj testovacie služby v súlade so „Štandardnou testovacou metódou ASTM D1238 pre rýchlosti toku taveniny termoplastov s použitím extrúzneho plastometra“.