ASTM D1238 熱塑性塑膠熔體流動速率擠出塑性試驗標準方法

美國材料與試驗協會（ASTM）制定的標準《ASTM D1238 熱塑性塑膠熔體流動速率標準試驗方法（擠壓塑性計）》描述了一種使用擠壓塑性計測定熔融熱塑性樹脂擠出速率的試驗方法。

經過規定的預熱時間後，在規定的溫度、載重和活塞在料筒內的位置條件下，將樹脂擠出到規定長度和孔徑的模具中。本標準描述了四種程序。這些程序已在不同材料的實驗室間圓週測量中獲得了可比較的結果：

• 程序A用於測定熱塑性材料的熔膠流動速率(MFR)。測量單位為每10分鐘材料克數。此測量是基於測量在指定時間段內從模具擠出的材料品質。通常用於熔體流動速率在0,15至50克/10分鐘之間的材料。
• 程序 B 是一種自動計時測量方法，用於測定熱塑性材料的熔膠流動速率 (MFR) 和熔體體積速率 (MVR)。程序 B 測量的 MFR 以克/10 分鐘為單位。 MVR 以立方公分/十分鐘為單位。程序 B 測量是基於確定特定時間段內從模具擠出的材料體積。將結果乘以材料的熔體密度，即可將體積轉換為質量。程序 B 通常用於熔體流動速率在 0,50 至 1500 克/10 分鐘範圍內的材料。
• 程序C是一種自動定時測量方法，用於測定聚烯烴材料的熔體流動速率(MFR)。對於熔體流動速率大於75克/10分鐘的樣品，它通常作為程序B的替代方案。程序C需要使用一種改良的模具，通常稱為半模，其高度和內徑均為程式A和程式B中指定使用的標準模具的一半，從而保持相同的長徑比。測試程序與程式B類似，但不應認為程式C的結果就是程式B的一半。
• 程序 D 是一種多砝碼試驗，通常稱為「流速比」(FRR) 試驗。程序 D 旨在使用兩種或三種不同的試驗載重（在試驗過程中增加或減少載重）對材料載重進行 MFR 測定。 FRR 是一個無量綱數，透過將較高試驗載重下的 MFR 除以較低試驗載重下的 MFR 得出。多砝碼試驗的結果不應直接與程序 A 或程序 B 的結果進行比較。

熔體流動速率小於0,15或大於900克/10分鐘的聚合物可以使用本測試方法中的程序進行測試，但尚未獲得精確的數據。熔體密度是指材料在熔融狀態下的密度。不應將其與材料的標準密度值混淆。本測試方法與ISO 1133討論的是同一主題，但技術內容有所不同。

此測試方法尤其適用於熱塑性塑膠的品質控制測試。本測試方法產生的數據用於指示單次運行中聚合物流速的均勻性。如果與其他測試數據沒有有效的相關性，則不應將其用作其他性能均勻性的指標。

用擠出熔融指數儀測得的流速並非聚合物的基本特性。它是一個透過實驗定義的參數，受聚合物的物理和分子結構以及測量條件的關鍵影響。聚合物熔體的流變特性取決於許多變數。本測試中顯示的這些變數的值可能與大規模製程中的值有顯著差異，導致數據與加工行為不直接相關。

簡而言之，ASTM D1238 概述了用於測定熱塑性聚合物熔體流動速率 (MFR) 或熔體流動指數 (MFI) 的測試方法。此測試方法對於塑膠產業的品質控制和材料比較至關重要。此標準的主要目的是測量熱塑性聚合物在特定溫度和壓力條件下的熔化和流動難易程度。熔體流動速率是聚合物黏度的關鍵指標，與其在擠出、注塑和其他製造過程中的加工性能直接相關。

ASTM D1238 標準適用於多種熱塑性樹脂，包括：

• 聚乙烯（PE）
• 聚丙烯（PP）
• 聚苯乙烯（PS）
• 聚碳酸酯（PC）
• 丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）
• 其他常見和特種塑料

本標準規定了在規定的負載和溫度條件下，測量熔融樹脂通過規定尺寸的模具擠出速率的程序。主要程序包括：

• 程序A：提供手動計時和稱重。材料擠出10分鐘。適用於熔體流動速率在0,15至50克/10分鐘之間的材料。
• 程序B：使用活塞運動感應器自動計時和切割。適用於更高精度和自動化的場合。適用於低流量或高流量的材料。
• 程序C：採用順序負載進行多負載測試。也稱為熔體體積比 (MVR)，有助於分析不同剪切條件下的流動行為。

基本參數確定如下：

• 測試溫度（例如 PE 為 190 度，PP 為 230 度）
• 測試負載（通常為 2,16 公斤、5 公斤或 10 公斤，取決於樹脂類型）
• 模具尺寸：標準模具直徑2,095mm，長度8,000mm

測試中使用的設備包括：

• 擠出塑性儀（也稱為熔融指數儀）
• 模具和活塞
• 體重計（高精度）
• 定時器（手動或自動）
• 切割工具或自動切割機

本標準的適用範圍為：

• 聚合物生產中的品質控制
• 政黨間比較
• 針對特定應用的材料選擇
• 成型和擠壓製程優化
• 認證和符合規範

這種測試方法的優點是：

• 簡單又快捷
• 成本效益
• 需要最少的樣品製備
• 為製造商和設計師提供有價值的數據

此測試方法的限制包括：

• 不適用於熱固性塑料
• 不代表實際加工滑移率
• 單一溫度/負載下的流動行為可能無法捕捉到完整的流變特性

因此，ASTM D1238 標準是聚合物產業的基礎標準，為了解熱塑性樹脂的流動特性提供了重要見解。

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