Вискозитетът на полимера има много общо с неговото молекулно тегло, а молекулното тегло има пряка връзка с неговите свойства, следователно измерването на вискозитета става важно за определяне на свойствата на пластмасата.

Тази връзка между молекулното тегло и вискозитета е относителна. Възможно е да има случаи, при които при добавянето на пълнители или вътрешни смазочни материали, наред с други, при формулирането на пластмасата, течливостта или вискозитетът на полимера могат да бъдат модифицирани, без да се променя молекулното му тегло.

Изпитването, използвано за измерване на флуидност, се провежда в "пластикометър", въпреки че в някои случаи се използва за определяне на обработваемостта на даден материал, първоначално е замислено, че може да контролира молекулното тегло поради връзката между молекулното тегло и че "напрежението на срязване" и "скоростта на срязване" в този тест са ниски, тъй като идеята беше да се контролира молекулното тегло, но не и обработваемостта.

Молекулно тегло = грамове/мол MFR = грамове/10 минути

Вискозитетът на пластмасата се измерва чрез нейната течливост чрез индикатора MFI, MFR, MVR, MVI.

Дебити, тест

В тези устройства се въвеждат няколко грама пелети и те се загряват до стандартна температура в зависимост от вида на пластмасата. След това върху него се прилага налягане през някои тежести (също нормализирано в зависимост от материала) и количеството разтопен материал се наблюдава и измерва, че силата, приложена от приложеното тегло, кара да тече през калибриран изходен отвор на разтопения материал.

Тази получена стойност е индексът на стопилка на пластмасата, въведена в изпитвателния апарат.

В резултат се получава определено количество материал, който протича през изходния отвор на пластумометъра за единица време. Стойностите на дебита се изразяват в кубични сантиметри за 10 минути, c 3/10 минути или в грамове за 10 минути, g/10m.

Получената стойност за течливост и вискозитет е точка на кривата, която характеризира вискозитета на тествания материал като функция от „скоростта на срязване“. Следователно това е неподвижна снимка на материала в условия, които също не са тези на инжекционния процес.

Сравнение на материали

Трябва да обърнем специално внимание на сравнението на плавността на два или повече материала.

Тестът MFI е тест, който можем да наречем "статичен", това означава, че прилагаме постоянно "напрежение на срязване" (тегло) към полимера като вход и "скоростта на срязване" е "изход". Това е последица от приложеното усилие върху материала и неговия вискозитет. Колкото по-бързо материалът излиза, толкова по-голяма скорост на срязване прилагаме и обратно. В тези тестове стойностите на "напрежение на срязване" и "скорост на срязване" са ниски, до такава степен, че обикновено се намираме в зоната на кривата на вискозитета на материала, в който поведението на материала е нютонов или почти нютонов.

Очевидно е, че когато се прилага тежест, съгласно стандарта за изпитване на индекса на потока, прилагането на напрежението върху пластмасата е постоянно напрежение и с ниско ниво на срязване. Нищо общо с процеса на инжектиране, при който ще прилагаме нарастващо напрежение и по-високи нива на срязване и деформация чрез приложеното инжекционно налягане.

Когато пластмасите са подложени на обичайните деформационни напрежения в процеса на инжектиране, тяхното поведение се различава от това, наблюдавано при лабораторния тест за статичен поток. Намаляването на вискозитета може да бъде много различно при тези условия на процеса и между два полимера, които имат подобни стойности на течливост при теста за течливост.

пластмаса

Стандартизиран тест за индекс на дебита. ISO 1133. D ASTM 1238 ASTM D 3364.

Като пример можем да получим поликарбонат от MFI 4g/10m и друг компютър от 20g/10 минути.

Можем да предположим, че пълненето на нашата форма ще бъде много по-лесно с 20 g/10 m PC, отколкото с 4 g/10 m PC, тъй като е 5 пъти по-течно, но ... ... ще бъде 5 пъти по-лесно да се напълни формата?

Можем да изчислим „скоростта на срязване“ на теста, с който са получени тези индекси на плавност, умножавайки MFI с константа 2,2 'Скорост на срязване '= MFI X 2.2

Това ни дава резултат от „скорост на срязване“ (с постоянното „напрежение на срязване“ на теста на потока) за първата CP от 8,8 scg -1 и за втората CP от 44 секунди -1.

Вискозитетът на тези два материала (според диаграмите за вискозитет/„скорост на срязване“) в стойности на „скорост на срязване“ на теста е:

PC MFI 4 g/10m …… 3400 Pa/sg-1, PC MFI 20 …… 1000 Pa/sg-. Това е съотношение на разлика в вискозитета на двата материала при условия на изпитване от 3,4: 1

Когато тези два компютъра са подложени на „скоростта на срязване“ на процеса на инжектиране, да предположим 10 000 sg/-1, съотношението на вискозитетната разлика на двата материала е намалено до 1,25: 1.

Преминахме от разликата във вискозитета между двата материала при условия на изпитване 3.4 към 1 към съотношението на разликата във вискозитета при условия на инжекционна скорост на срязване от 1.25 до 1. Следователно вискозитетите се приближиха и при двата материала.

Естествено пълненето ще бъде по-лесно с плавността PC 20, но разликата всъщност няма да е толкова голяма, колкото показва „техническият лист“, когато се прилагат обичайните усилия на инжекционния процес.

Така че разликите в течливостта, които виждаме в „техническия лист“, са преувеличени, ако ги сравним с реалните разлики в течливостта, които ще открием по време на действителното пълнене на матрицата. Причината е, че „скоростта на срязване“, приложена в теста, е:

  • Ниско ниво на „скорост на срязване“ в сравнение с това, приложено в производствения процес
  • Различна „скорост на срязване“ и за двата материала при прилагане на постоянно натоварване с различен вискозитет на материала.

Следователно е необходимо да се релативизират разликите в стойностите на индекса на дебита между партидите суровини, стига те да не са преувеличени, тъй като при висока „скорост на срязване“ те ще бъдат намалени.

Може да се случи, че ако сравним два материала, те могат да имат определен вискозитет в теста за течливост и при прилагане на срязването и „скоростта на срязване“ на процеса на инжектиране, било по морфология, чрез добавки и т.н. материалът, който е по-вискозен в техническия лист, се държи още по-плавно и ние можем по-добре да запълним дадена форма. На графиката по-долу можем да видим, че материалът с червената графика първоначално вискозитетът му е по-висок, но когато се прилага срязване, вискозитетът му намалява повече от материала със синята графика, като накрая е по-течен във високия диапазон на „скорости на срязване“.

Следователно, да се вярва, че чрез контролиране на течливостта на материала в различните партиди получен материал, ние гарантираме повторяемостта и последователността на нашия инжекционен процес не означава да разберем връзката между вискозитета и срязването. Има много по-важни аспекти за тази цел, като Delta P и неработенето с процес, ограничен под натиск.

И така, ако MFI не е важна стойност за обработваемостта, за какво е тя и защо се появява в почти всички листове с данни и сертификати за качество на партиди материали? Каква е целта на контрола на стойността на ПФИ на получените партиди материал?

Ако приемем, че всички останали фактори са равни, индексът на стопилка е стойност, свързана с молекулното тегло и следователно със свойствата на материала.

Контролирането на MFI в партидите получен материал е полезно, за да се гарантира, че материалът има правилно молекулно тегло и че е произведен в диапазон от молекулни тегла и следователно свойствата на произведените части ще бъдат както се очаква.

Проверката на MFI също и на произведените части, за да се сравни с MFI на девствените пелети, е добро упражнение за оценка на нивото на агресия, което материалът е получил по време на процеса и че е претърпял загуба на молекулно тегло. Предполага се, че по време на инжекционния процес винтът, срязването или топлината водят до счупване на молекулите и следователно до загуба на молекулно тегло. Увеличението на ПФИ от порядъка на 20% до 30% се счита за приемливо.

Капилярен реометър

Лабораторно оборудване, което се използва за характеризиране на пълната крива на вискозитета въз основа на цял диапазон от „скорости на срязване“, това устройство ни предоставя поведението на материала по време на прилагане на различни деформационни напрежения, следователно с „напрежение на срязване“ различно и в цял набор от „скорости на срязване“. Можем да видим как вискозитетът намалява като функция от диапазон на „скорости на срязване“ и при различни температури.

Обобщение

MFI е тест, провеждан с постоянно „напрежение на срязване“ и ниска „скорост на срязване“.

Това ни дава само една точка върху кривата на вискозитета на материала като функция от „скоростта на срязване“

Постоянното „напрежение на срязване“ означава, че в зависимост от вискозитета на тествания материал, „скоростта на срязване“ е различна при материали с различен вискозитет

При сравняване на материалите трябва да се вземе предвид, че при прилагане на обичайните стойности на „скорост на срязване“ в процеса на инжектиране вискозитетите се изравняват, разликите са много по-малки от тези, показани в техническите паспорти.

ПФИ не е фактор, който гарантира, че производството ще бъде последователно между партидите. Sн осигурява повторяемост в молекулни тегла между различни партиди и следователно свойства на материала в различни партиди.