ASTM D1238 Standardtestmetod för smältflödeshastigheter för termoplaster genom extruderingsplastometri

Standarden ”ASTM D1238 Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplasts by Extrusion Plastometer” utvecklad av American Society for Testing and Materials (ASTM) beskriver en testmetod för att bestämma extruderingshastigheten för smälta termoplaster med hjälp av en extruderingsplastometer.

Efter en specificerad förvärmningsperiod extruderas hartset genom en form med specificerad längd och borrdiameter under specificerade förhållanden vad gäller temperatur, belastning och kolvposition i cylindern. Fyra procedurer beskrivs i denna standard. Dessa procedurer har gett jämförbara resultat vid cirkulära mätningar mellan olika material:

• Procedur A används för att bestämma smältflödeshastigheten (MFR) för ett termoplastmaterial. Måttenheterna är gram material per 10 minuter. Den baseras på att mäta massan av material som extruderas från formen under en specificerad tidsperiod. Den används vanligtvis för material med smältflödeshastigheter mellan 0,15 och 50 g/10 minuter.
• Procedur B är en automatiskt tidsbestämd mätning som används för att bestämma smältflödeshastigheten (MFR) och smältvolymhastigheten (MVR) för termoplastiska material. MFR-mätningar gjorda med procedur B rapporteras i g/10 minuter. MVR-mätningar rapporteras i kubikcentimeter/tio minuter. Mätningar med procedur B baseras på att bestämma volymen av material som extruderats från formen under en specifik tidsperiod. Volymen omvandlas till ett massmått genom att multiplicera resultatet med materialets smältdensitet. Procedur B används vanligtvis för material med smältflödeshastigheter från 0,50 till 1500 g/10 minuter.
• Procedur C är en automatiserad tidsmätning som används för att bestämma smältflödeshastigheten (MFR) för polyolefinmaterial. Den används vanligtvis som ett alternativ till procedur B på prover med smältflödeshastigheter större än 75 g/10 min. Procedur C innebär användning av en modifierad form, ofta kallad en halv form, som har hälften så hög höjd och hälften så stor innerdiameter som standardformen som specificerats för användning i procedur A och procedur B, varigenom samma längd-diameter-förhållande bibehålls. Testproceduren liknar procedur B, men det bör inte antas att resultaten som erhålls med procedur C är hälften av de som erhålls med procedur B.
• Procedur D är ett flerviktstest, ofta kallat ett "flödeshastighetsförhållande" (FRR)-test. Procedur D är utformad för att möjliggöra bestämning av MFR på en materialbelastning med två eller tre olika testbelastningar (ökning eller minskning av belastningen under testet). FRR är ett dimensionslöst tal som erhålls genom att dividera MFR vid den högre testbelastningen med MFR vid den lägre testbelastningen. Resultat från flerviktstester bör inte jämföras direkt med resultat från procedur A eller procedur B.

Polymerer med smältflödeshastigheter mindre än 0,15 eller större än 900 g/10 min kan testas med hjälp av procedurerna i denna testmetod, men precisionsdata har inte utvecklats. Smältdensitet är materialets densitet i smält tillstånd. Den bör inte förväxlas med standarddensitetsvärdet för materialet. Denna testmetod och ISO 1133 behandlar samma ämne men skiljer sig åt i tekniskt innehåll.

Denna testmetod är särskilt användbar för kvalitetskontrolltester på termoplaster. Data som genereras av denna testmetod tjänar till att indikera likformigheten hos polymerens flödeshastighet utförd i en enda körning. Den bör inte användas som en indikator på likformigheten hos andra egenskaper utan giltig korrelation med data från andra tester.

Flödeshastigheten som erhålls med en extruderingsplastometer är inte en fundamental polymeregenskap. Det är en experimentellt definierad parameter som kritiskt påverkas av polymerens fysikaliska och molekylära struktur och mätförhållandena. De reologiska egenskaperna hos polymersmältor beror på ett antal variabler. Värdena på dessa variabler som avslöjas i detta test kan skilja sig avsevärt från de i storskaliga processer, vilket resulterar i data som inte direkt korrelerar med bearbetningsbeteendet.

Kortfattat beskriver ASTM D1238 den testmetod som används för att bestämma smältflödeshastigheten (MFR) eller smältflödesindex (MFI) för termoplastiska polymerer. Denna testmetod är avgörande för kvalitetskontroll och materialjämförelse inom plastindustrin. Det primära syftet med denna standard är att mäta hur lätt en termoplastisk polymer smälter och flyter under specifika temperatur- och tryckförhållanden. Smältflödeshastigheten är en viktig indikator på en polymers viskositet och är direkt relaterad till dess bearbetbarhet under extrudering, formsprutning och andra tillverkningsprocesser.

ASTM D1238-standarden gäller för ett brett spektrum av termoplaster, inklusive:

• Polyeten (PE)
• Polypropen (PP)
• Polystyren (PS)
• Polykarbonat (PC)
• Akrylnitrilbutadienstyren (ABS)
• Andra vanliga och specialplaster

Denna standard anger procedurer för att mäta extruderingshastigheten för smält harts genom en form med specificerade dimensioner under specificerade belastnings- och temperaturförhållanden. De viktigaste procedurerna är:

• Procedur A: Ger manuell tidtagning och vägning. Materialet extruderas i 10 minuter. Det är lämpligt för material med smältflödeshastigheter mellan 0,15 och 50 g/10 min.
• Procedur B: Ger automatisk timing och skärning med hjälp av en kolvrörelsesensor. Lämplig för större precision och automatisering. Idealisk för material med låga eller höga flödeshastigheter.
• Procedur C: Testning av flera belastningar med sekventiella belastningar. Även känt som smältvolymförhållande (MVR), hjälper det till att analysera flödesbeteende under varierande skjuvförhållanden.

Grundparametrarna bestämdes enligt följande:

• Testtemperatur (t.ex. 190 grader för PE, 230 grader för PP)
• Testbelastning (vanligtvis 2,16 kg, 5 kg eller 10 kg beroende på hartstyp)
• Formmått: Standardform med en diameter på 2 095 mm och en längd på 8 000 mm

Utrustning som används i testerna inkluderar:

• Extruderingsplastometer (även känd som smältindexerare)
• Form och kolv
• Våg (hög precision)
• Timer (manuell eller automatisk)
• Skärverktyg eller automatisk skärare

Tillämpningsområdena för denna standard är:

• Kvalitetskontroll i polymerproduktion
• Jämförelse mellan partier
• Materialval för specifika tillämpningar
• Processoptimering inom gjutning och extrudering
• Certifiering och överensstämmelse med specifikationer

Fördelarna med denna testmetod är:

• Det är enkelt och snabbt
• Kostnadseffektiv
• Kräver minimal provberedning
• Ger värdefull data för tillverkare och designers

Begränsningar med denna testmetod inkluderar:

• Ej lämplig för härdplast
• Representerar inte faktiska sliphastigheter för bearbetning
• Flödesuppträdandet vid en enda temperatur/belastning kanske inte återspeglar de fulla reologiska egenskaperna

Som ett resultat är ASTM D1238-standarden en grundläggande standard inom polymerindustrin och ger viktiga insikter i flytegenskaperna hos termoplastiska hartser.

Vår organisation, som i åratal har stöttat företag inom alla sektorer genom ett brett utbud av test-, mät-, analys- och utvärderingsaktiviteter, har ett starkt team av medarbetare som noggrant följer den globala utvecklingen inom vetenskap och teknik och ständigt förbättrar sig. I detta sammanhang tillhandahåller vi även testtjänster i enlighet med "ASTM D1238 Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplasts Using Extrusion Plastometer".