วิธีทดสอบมาตรฐาน ASTM D1238 สำหรับอัตราการไหลหลอมของเทอร์โมพลาสติกโดยการอัดรีดพลาสโตเมทรี

มาตรฐาน “ASTM D1238 วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับอัตราการหลอมละลายของเทอร์โมพลาสติกโดยใช้เครื่องพลาสโตมิเตอร์แบบอัดรีด” ที่พัฒนาโดยสมาคมการทดสอบและวัสดุแห่งสหรัฐอเมริกา (ASTM) อธิบายวิธีการทดสอบสำหรับการกำหนดอัตราการอัดรีดของเรซินเทอร์โมพลาสติกหลอมเหลวโดยใช้เครื่องพลาสโตมิเตอร์แบบอัดรีด

หลังจากระยะเวลาอุ่นเครื่องที่กำหนด เรซินจะถูกอัดผ่านแม่พิมพ์ที่มีความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางรูที่กำหนด ภายใต้เงื่อนไขอุณหภูมิ แรงกด และตำแหน่งของลูกสูบในกระบอกสูบที่กำหนด มาตรฐานนี้ได้อธิบายขั้นตอนสี่ขั้นตอน ขั้นตอนเหล่านี้ให้ผลลัพธ์ที่เปรียบเทียบได้กับการวัดแบบวงกลมระหว่างห้องปฏิบัติการของวัสดุต่างๆ:

• ขั้นตอน A ใช้สำหรับหาอัตราการไหลของของเหลวหลอมเหลว (MFR) ของวัสดุเทอร์โมพลาสติก หน่วยวัดคือกรัมของวัสดุต่อ 10 นาที โดยอ้างอิงจากการวัดมวลของวัสดุที่รีดออกมาจากแม่พิมพ์ในช่วงเวลาที่กำหนด โดยทั่วไปจะใช้กับวัสดุที่มีอัตราการไหลของของเหลวหลอมเหลวระหว่าง 0,15 ถึง 50 กรัมต่อ 10 นาที
• ขั้นตอน B เป็นการวัดแบบกำหนดเวลาอัตโนมัติที่ใช้กำหนดอัตราการไหลของของเหลวหลอมเหลว (MFR) และอัตราปริมาตรของเหลวหลอมเหลว (MVR) ของวัสดุเทอร์โมพลาสติก การวัด MFR ที่ทำได้ในขั้นตอน B จะรายงานเป็นกรัมต่อ 10 นาที ส่วนการวัด MVR จะรายงานเป็นลูกบาศก์เซนติเมตรต่อสิบนาที การวัดในขั้นตอน B จะขึ้นอยู่กับการหาปริมาตรของวัสดุที่รีดออกมาจากแม่พิมพ์ในช่วงเวลาที่กำหนด ปริมาตรจะถูกแปลงเป็นการวัดมวลโดยการคูณผลลัพธ์ด้วยความหนาแน่นของของเหลวหลอมเหลวของวัสดุ โดยทั่วไปขั้นตอน B จะใช้สำหรับวัสดุที่มีอัตราการไหลของของเหลวหลอมเหลวตั้งแต่ 0,50 ถึง 1500 กรัมต่อ 10 นาที
• ขั้นตอน C คือการวัดแบบกำหนดเวลาอัตโนมัติที่ใช้หาอัตราการไหลของของเหลวหลอมเหลว (MFR) ของวัสดุโพลีโอเลฟิน โดยทั่วไปจะใช้แทนขั้นตอน B ในตัวอย่างที่มีอัตราการไหลของของเหลวหลอมเหลวมากกว่า 75 กรัม/10 นาที ขั้นตอน C เกี่ยวข้องกับการใช้แม่พิมพ์ที่ดัดแปลง ซึ่งมักเรียกว่าแม่พิมพ์ครึ่งเดียว ที่มีความสูงครึ่งหนึ่งและเส้นผ่านศูนย์กลางภายในครึ่งหนึ่งของแม่พิมพ์มาตรฐานที่กำหนดไว้สำหรับใช้ในขั้นตอน A และขั้นตอน B โดยคงอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางไว้เท่าเดิม ขั้นตอนการทดสอบนี้คล้ายคลึงกับขั้นตอน B แต่ไม่ควรสันนิษฐานว่าผลลัพธ์ที่ได้จากขั้นตอน C จะเป็นครึ่งหนึ่งของผลลัพธ์ที่ได้จากขั้นตอน B
• ขั้นตอน D เป็นการทดสอบแบบหลายน้ำหนัก ซึ่งมักเรียกว่าการทดสอบ "อัตราส่วนอัตราการไหล" (FRR) ขั้นตอน D ออกแบบมาเพื่อให้สามารถทำการกำหนดค่า MFR บนวัสดุหนึ่งๆ ได้โดยใช้น้ำหนักทดสอบที่แตกต่างกันสองหรือสามค่า (โดยเพิ่มหรือลดน้ำหนักระหว่างการทดสอบ) FRR เป็นตัวเลขไร้มิติ ซึ่งได้จากการหารค่า MFR ที่น้ำหนักทดสอบสูงกว่าด้วยค่า MFR ที่น้ำหนักทดสอบต่ำกว่า ผลลัพธ์จากการทดสอบแบบหลายน้ำหนักไม่ควรนำมาเปรียบเทียบกับผลลัพธ์จากขั้นตอน A หรือขั้นตอน B โดยตรง

พอลิเมอร์ที่มีอัตราการไหลของของเหลวหลอมเหลวน้อยกว่า 0,15 หรือมากกว่า 900 กรัม/10 นาที สามารถทดสอบได้โดยใช้วิธีการทดสอบนี้ แต่ยังไม่มีการพัฒนาข้อมูลความแม่นยำ ความหนาแน่นของของเหลวหลอมเหลวคือความหนาแน่นของวัสดุในสถานะหลอมเหลว ไม่ควรสับสนกับค่าความหนาแน่นมาตรฐานของวัสดุ วิธีทดสอบนี้และ ISO 1133 กล่าวถึงหัวข้อเดียวกัน แต่เนื้อหาทางเทคนิคแตกต่างกัน

วิธีทดสอบนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการทดสอบการควบคุมคุณภาพของเทอร์โมพลาสติก ข้อมูลที่ได้จากวิธีการทดสอบนี้ใช้เพื่อบ่งชี้ความสม่ำเสมอของอัตราการไหลของพอลิเมอร์เมื่อดำเนินการทดสอบเพียงครั้งเดียว ไม่ควรใช้เป็นตัวบ่งชี้ความสม่ำเสมอของคุณสมบัติอื่นๆ หากไม่มีความสัมพันธ์ที่ถูกต้องกับข้อมูลจากการทดสอบอื่นๆ

อัตราการไหลที่ได้จากเครื่องอัดรีดพลาสโตมิเตอร์ไม่ใช่คุณสมบัติพื้นฐานของพอลิเมอร์ แต่เป็นพารามิเตอร์ที่กำหนดขึ้นในการทดลอง ซึ่งได้รับอิทธิพลอย่างมากจากโครงสร้างทางกายภาพและโมเลกุลของพอลิเมอร์ รวมถึงสภาวะการวัด คุณสมบัติทางรีโอโลยีของพอลิเมอร์หลอมเหลวขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายตัว ค่าของตัวแปรเหล่านี้ที่แสดงในการทดสอบนี้อาจแตกต่างอย่างมากจากค่าที่ใช้ในกระบวนการขนาดใหญ่ ส่งผลให้ข้อมูลไม่สัมพันธ์โดยตรงกับพฤติกรรมการประมวลผล

โดยสรุป ASTM D1238 ได้สรุปวิธีการทดสอบที่ใช้ในการหาอัตราการไหลของของเหลวหลอมเหลว (MFR) หรือดัชนีการไหลของของเหลวหลอมเหลว (MFI) ของพอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติก วิธีทดสอบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมคุณภาพและการเปรียบเทียบวัสดุในอุตสาหกรรมพลาสติก วัตถุประสงค์หลักของมาตรฐานนี้คือการวัดความง่ายในการหลอมเหลวและการไหลของพอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันเฉพาะ อัตราการไหลของของเหลวหลอมเหลวเป็นตัวบ่งชี้ความหนืดของพอลิเมอร์ที่สำคัญ และเกี่ยวข้องโดยตรงกับความสามารถในการแปรรูประหว่างกระบวนการอัดรีด การฉีดขึ้นรูป และกระบวนการผลิตอื่นๆ

มาตรฐาน ASTM D1238 ใช้กับเรซินเทอร์โมพลาสติกหลากหลายประเภท รวมถึง:

• โพลีเอทิลีน (PE)
• โพลีโพรพีลีน (PP)
• โพลีสไตรีน (PS)
• โพลีคาร์บอเนต (พีซี)
• อะคริโลไนไตรล์ บิวทาไดอีน สไตรีน (ABS)
• พลาสติกทั่วไปและพลาสติกพิเศษอื่นๆ

มาตรฐานนี้กำหนดขั้นตอนการวัดอัตราการอัดรีดของเรซินหลอมเหลวผ่านแม่พิมพ์ที่มีขนาดที่กำหนด ภายใต้เงื่อนไขการรับน้ำหนักและอุณหภูมิที่กำหนด ขั้นตอนหลักๆ มีดังนี้

• ขั้นตอน A: จับเวลาและชั่งน้ำหนักด้วยตนเอง วัสดุจะถูกอัดรีดเป็นเวลา 10 นาที เหมาะสำหรับวัสดุที่มีอัตราการไหลของของเหลวหลอมเหลวระหว่าง 0,15 ถึง 50 กรัม/10 นาที
• ขั้นตอน B: ตั้งเวลาและตัดอัตโนมัติโดยใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวแบบลูกสูบ เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำและการทำงานอัตโนมัติมากขึ้น เหมาะสำหรับวัสดุที่มีอัตราการไหลต่ำหรือสูง
• ขั้นตอน C: การทดสอบโหลดหลายครั้งโดยใช้โหลดแบบต่อเนื่อง หรือที่เรียกว่าอัตราส่วนปริมาตรหลอมเหลว (MVR) ช่วยวิเคราะห์พฤติกรรมการไหลภายใต้สภาวะเฉือนที่หลากหลาย

พารามิเตอร์พื้นฐานถูกกำหนดดังนี้:

• อุณหภูมิทดสอบ (เช่น 190 องศาสำหรับ PE, 230 องศาสำหรับ PP)
• โหลดทดสอบ (โดยทั่วไป 2,16 กก., 5 กก. หรือ 10 กก. ขึ้นอยู่กับประเภทของเรซิน)
• ขนาดแม่พิมพ์: แม่พิมพ์มาตรฐานมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2,095 มม. และความยาว 8,000 มม.

อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดสอบได้แก่

• พลาสโตมิเตอร์แบบอัดรีด (เรียกอีกอย่างว่า ดัชนีหลอมเหลว)
• แม่พิมพ์และลูกสูบ
• เครื่องชั่งน้ำหนัก (ความแม่นยำสูง)
• ตัวตั้งเวลา (แบบแมนนวลหรืออัตโนมัติ)
• เครื่องมือตัดหรือเครื่องตัดอัตโนมัติ

ขอบเขตการประยุกต์ใช้มาตรฐานนี้มีดังนี้:

• การควบคุมคุณภาพในการผลิตโพลิเมอร์
• การเปรียบเทียบแบบกลุ่มต่อกลุ่ม
• การเลือกวัสดุสำหรับการใช้งานเฉพาะ
• การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการในการขึ้นรูปและการอัดรีด
• การรับรองและการปฏิบัติตามข้อกำหนด

ข้อดีของวิธีการทดสอบนี้คือ:

• มันง่ายและรวดเร็ว
• คุ้มค่าคุ้มราคา
• ต้องการการเตรียมตัวอย่างเพียงเล็กน้อย
• ให้ข้อมูลอันมีค่าสำหรับผู้ผลิตและนักออกแบบ

ข้อจำกัดของวิธีการทดสอบนี้ ได้แก่:

• ไม่เหมาะสำหรับพลาสติกเทอร์โมเซ็ต
• ไม่แสดงอัตราการลื่นไถลของเครื่องจักรที่แท้จริง
• พฤติกรรมการไหลที่อุณหภูมิ/โหลดเดียวอาจไม่สามารถจับคุณสมบัติรีโอโลยีได้ครบถ้วน

ดังนั้นมาตรฐาน ASTM D1238 จึงถือเป็นมาตรฐานพื้นฐานในอุตสาหกรรมพอลิเมอร์ และให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับคุณสมบัติการไหลของเรซินเทอร์โมพลาสติก

องค์กรของเราให้การสนับสนุนธุรกิจในทุกภาคส่วนมายาวนาน ผ่านกิจกรรมการทดสอบ การวัด การวิเคราะห์ และการประเมินที่หลากหลาย ด้วยทีมงานที่แข็งแกร่งซึ่งติดตามความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับโลกอย่างใกล้ชิด และมุ่งมั่นพัฒนาตนเองอย่างต่อเนื่อง ในส่วนนี้ เรายังให้บริการทดสอบตามมาตรฐาน "ASTM D1238 วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับอัตราการหลอมของเทอร์โมพลาสติกโดยใช้ Extrusion Plastometer"