ASTM D1238 Ekstrüzyon Plastometresi ile Termoplastiklerin Erime Akış Hızları için Standart Test Yöntemi

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM D1238 Ekstrüzyon plastometresi ile termoplastiklerin erime akış hızları için standart test yöntemi” standardında, bir ekstrüzyon plastometresi kullanılarak erimiş termoplastik reçinelerin ekstrüzyon hızının belirlenmesine yönelik bir test yöntemi açıklanmaktadır.

Belirtilen bir ön ısıtma süresinden sonra reçine, namludaki sıcaklık, yük ve piston konumunun öngörülen koşulları altında belirtilen uzunluk ve delik çapına sahip bir kalıptan ekstrüde edilir. Bu standartta dört prosedür açıklanmıştır. Bu prosedürler ile çeşitli malzemelerin laboratuvarlar arası dairesel ölçümlerinde karşılaştırılabilir sonuçlar elde edilmiştir:

Prosedür A, bir termoplastik malzemenin eriyik akış hızını (MFR) belirlemek için kullanılır. Ölçü birimleri gram malzeme/10 dakikadır. Belirli bir zaman diliminde kalıptan ekstrüde edilen malzemenin kütlesinin ölçülmesine dayanır. Genellikle eriyik akış hızları 0,15 ile 50 g/10 dak arasında olan malzemeler için kullanılır.
Prosedür B, termoplastik malzemelerin eriyik akış hızını (MFR) ve eriyik hacim hızını (MVR) belirlemek için kullanılan otomatik zamanlanmış bir ölçümdür. Prosedür B ile yapılan MFR ölçümleri g/10 dakika olarak raporlanır. MVR ölçümleri santimetre küp/on dakika olarak raporlanır. Prosedür B ölçümleri, belirli bir zaman diliminde kalıptan ekstrüde edilen malzemenin hacminin belirlenmesine dayanır. Hacim, sonucun malzemenin eriyik yoğunluk değeriyle çarpılmasıyla kütle ölçümüne dönüştürülür. Prosedür B genellikle 0,50 ila 1500 g/10 dakika eriyik akış hızına sahip malzemelerde kullanılır.
Prosedür C, poliolefin malzemelerin eriyik akış hızını (MFR) belirlemek için kullanılan otomatik zamanlanmış bir ölçümdür. Genellikle 75 g/10 dakikadan büyük eriyik akış hızına sahip numunelerde Prosedür B’ye alternatif olarak kullanılır. Prosedür C, Prosedür A ve Prosedür B’de kullanım için belirtilen standart kalıbın yarı yüksekliğine ve yarı iç çapına sahip olan ve böylece aynı uzunluk-çap oranını koruyan, genellikle yarım kalıp olarak adlandırılan modifiye edilmiş bir kalıbın kullanımını içerir. Test prosedürü Prosedür B’ye benzerdir, ancak Prosedür C ile elde edilen sonuçların Prosedür B ile elde edilen sonuçların yarısı olduğu varsayılmamalıdır.
Prosedür D, genellikle "Akış Hızı Oranı" (FRR) testi olarak adlandırılan çok ağırlıklı bir testtir. Prosedür D, bir malzeme yükü üzerinde iki veya üç farklı test yükü (test sırasında yükü artırarak veya azaltarak) kullanılarak MFR belirlemelerinin yapılmasına olanak sağlamak üzere tasarlanmıştır. FRR, daha yüksek test yükündeki MFR’nin daha düşük test yükündeki MFR’ye bölünmesiyle elde edilen boyutsuz bir sayıdır. Çoklu ağırlık testlerinden elde edilen sonuçlar, Prosedür A veya Prosedür B’den elde edilen sonuçlarla doğrudan karşılaştırılmamalıdır.

Eriyik akış hızları 0,15’ten az veya 900 g/10 dak’dan fazla olan polimerler, bu test yöntemindeki prosedürlerle test edilebilir, ancak kesinlik verileri geliştirilmemiştir. Eriyik yoğunluğu, malzemenin erimiş haldeki yoğunluğudur. Malzemenin standart yoğunluk değeriyle karıştırılmamalıdır. Bu test yöntemi ve ISO 1133 standardı aynı konuyu ele alır, ancak teknik içerikte farklılık gösterir.

Bu test yöntemi özellikle termoplastikler üzerindeki kalite kontrol testleri için faydalıdır. Bu test yöntemiyle üretilen veriler, polimerin akış hızının tekdüzeliğini tek bir işlemle yapıldığı haliyle göstermeye yarar. Diğer testlerden elde edilen verilerle geçerli bir korelasyon olmadan diğer özelliklerin tekdüzeliğinin bir göstergesi olarak kullanılmamalıdır.

Ekstrüzyon plastometresi ile elde edilen akış hızı, temel bir polimer özelliği değildir. Polimerin fiziksel özellikleri ve moleküler yapısı ile ölçüm koşullarından kritik olarak etkilenen deneysel olarak tanımlanmış bir parametredir. Polimer eriyiklerinin reolojik özellikleri bir dizi değişkene bağlıdır. Bu testte ortaya çıkan bu değişkenlerin değerlerinin, büyük ölçekli işlemlerdeki değerlerden önemli ölçüde farklı olması mümkündür. Bu da doğrudan işleme davranışıyla korelasyon göstermeyen verilerle sonuçlanır.

Kısaca ASTM D1238 standardı, termoplastik polimerlerin eriyik akış hızını (MFR) veya eriyik akış indeksini (MFI) belirlemek için kullanılan test yöntemini ana hatları ile tanımlamaktadır. Bu test yöntemi, plastik endüstrisinde kalite kontrolü ve malzeme karşılaştırması için kritik öneme sahiptir. Bu standardın temel amacı, bir termoplastik polimerin belirli sıcaklık ve basınç koşulları altında ne kadar kolay eridiğini ve aktığını ölçmektir. Eriyik akış hızı, bir polimerin viskozitesinin temel bir göstergesidir ve ekstrüzyon, enjeksiyon kalıplama ve diğer üretim süreçleri sırasında işlenebilirliğiyle doğrudan ilişkilidir.

ASTM D1238 standardı, şu sayılanlar dahil olmak üzere geniş bir termoplastik reçine yelpazesine uygulanır:

Polietilen (PE)
Polipropilen (PP)
Polistiren (PS)
Polikarbonat (PC)
Akrilonitril bütadien stiren (ABS)
Diğer yaygın ve özel plastikler

Bu standart, yük ve sıcaklık açısından öngörülen koşullar altında belirtilen boyutlardaki bir kalıptan erimiş reçinenin ekstrüzyon hızını ölçmek için prosedürler sağlar. Ana prosedürler şunlardır:

Prosedür A: Manuel zamanlama ve tartma sağlar. Malzeme 10 dakika boyunca ekstrüde edilir. 0,15 ila 50 g/10 dak. arasında eriyik akış hızına sahip malzemeler için uygundur.
Prosedür B: Piston hareket sensörü kullanılarak otomatik zamanlama ve kesme sağlar. Daha yüksek hassasiyet ve otomasyon için uygundur. Düşük veya yüksek akış hızlarına sahip malzemeler için idealdir.
Prosedür C: Ardışık yükler kullanılarak çoklu ağırlık testidir. Erime hacim oranı (MVR) olarak da bilinir. Değişen kesme koşulları altında akış davranışını analiz etmeye yardımcı olur.

Temel parametreler şu şekilde belirlenmiştir:

Test sıcaklığı (örneğin PE için 190 derece, PP için 230 derece)
Test yükü (genellikle reçine türüne bağlı olarak 2,16 kg, 5 kg veya 10 kg)
Kalıp boyutları: 2,095 mm çapında ve 8,000 mm uzunluğunda standart kalıp

Testlerde kullanılan ekipman şunları içerir:

Ekstrüzyon plastometresi (eriyik indeksleyici olarak da bilinir)
Kalıp ve piston
Tartı ölçeği (yüksek hassasiyet)
Zamanlayıcı (manuel veya otomatik)
Kesme aleti veya otomatik kesici

Bu standardın uygulama alanları şunlardır:

Polimer üretiminde kalite kontrolü
Partiden partiye karşılaştırma
Belirli uygulamalar için malzeme seçimi
Kalıplama ve ekstrüzyonda proses optimizasyonu
Sertifikalandırma ve spesifikasyonlara uygunluk

Bu test yönteminin avantajları şunlardır:

Basit ve hızlıdır
Maliyet açısından etkilidir
Minimum numune hazırlama gerektirir
Üreticiler ve tasarımcılar için değerli veriler sağlar

Bu test yönteminin sınırlamaları şunlardır:

Termoset plastikler için uygun değildir
Gerçek işleme kayma oranlarını temsil etmez
Tek bir sıcaklık / yükteki akış davranışı tam reolojik özellikleri yakalamayabilir

Sonuç olarak ASTM D1238 standardı, polimer endüstrisinde temel bir standarttır ve termoplastik reçinelerin akış özelliklerine dair kritik içgörüler sunar.

Yıllardır çok geniş bir yelpazede gerçekleştirdiği test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları ile her sektörden işletmelere destek olmaya çalışan kuruluşumuz, bilim ve teknoloji alanında dünyada yaşanan gelişmeleri yakından takip eden ve sürekli kendini geliştiren güçlü bir çalışan kadrosuna sahiptir. Bu çerçevede işletmelere “ASTM D1238 Ekstrüzyon plastometresi ile termoplastiklerin erime akış hızları için standart test yöntemi” standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.