82- میزان عددی شاخص جريان مذاب چه ویژگی­­های فنی را نشان می­ دهد؟

میزان عددی شاخص جريان مذاب چه ویژگی­­های فنی را نشان می­ دهد؟

میزان عددی، شاخص جريان مذاب (MFI) عبارتست از وزن جريان مذاب خارج شده
از يك داي استاندارد در مدت زمان ده دقيقه تحت شرايط استاندارد (دما و وزنه معيّن).

مقدار عددي شاخص جريان مذاب در گستره­ي (0.01 – 100 gr/10 min.) قابل محاسبه است
ولي آنچه که بيشتر متداول و معمول است محدوده­ ی  (0.2 – 50 gr/10 min.) مي­باشد.

میزان عددی شاخص جريان مذاب، با جرم ملکولي پلیمر تحت آزمایش نسبت معکوس دارد.

 هرقدر جرم ملکولي يک پلاستيک کمتر باشد
عدد شاخص جريان مذاب آن بيشتر است
به عبارت ديگر به علت کوتاه بودن نسبي طول زنجيرها،
در نتيجه گره خوردگي کمتر بين آن­ها و جاذبه فيزيکي کمتر بين ملکول­ها،
این گونه مواد دارای گران­روي مذاب کمتری بوده و با سرعت بيشتري جاري مي­شوند
و در زمان استاندارد ده دقيقه، مقدار بيشتري پليمر مذاب از اُريفيس داي خارج شده
و به تبع وزن ماده خروجي بيشتر است.

هر قدر عدد MFI بيشتر باشد، جريان­يابي پليمر مذاب در داخل قالب يا ماشين شكل­دهي با سهولت و با سرعت­ بيشتر صورت  مي­گيرد.

معمولاً گونه­ هايي از پلاستيک كه براي استفاده در فرآيندهاي تزريقي مناسب هستند، شاخص جریان مذاب بالايي دارند.

سهولت و سرعت جريان­ يابي مذاب پلاستیک در برخي از فرآيندها، پدیده­ ی مطلوبی نيست و موجب تغيير شكل و به ­هم خوردن ابعاد قطعه در حال شکل­ دهی، قبل از جامد شدن آن مي ­شود.

 هرقدر جرم ملکولي يک پلاستيک بیشتر باشد، عدد شاخص جريان مذاب (MFI) آن کمتر است.

پلاستیک­هایی با MFI خیلی کم معمولاً در فرآيندهایی مورد استفاده قرار می­گیرند، که جريان کند مذاب باعث بهم خوردن ابعاد قطعه­ ي شكل داده شده نمی­شود، و فرآیند تولید آن­ها را مختل نمی­کند، (مانند تولید لوله).

در فرآيندهای قالب­گیری دمشی (بادی)، یا شکل­دهی اكستروژن،  پس از عبور پليمر مذاب از داي اكسترودر، فقط شاخص جريان مذاب کم، یا جرم ملکولی­ های بالا که گرانروی بیشتری دارند، می­توانند شرایط شکل­ دهی این گونه فرآیندها را تحمل کنند.

اگر به اشتباه پلاستیک­هایی با MFI خیلی زیاد در فرآيند اکستروژن مورد استفاده قرار گیرند، ممکن است پليمر مذاب  به حالت شُرّه از دهانه­ ي كلّگي دستگاه خارج ­شود.

جدول(1) نشان مي­دهد که استاندارد  ASTM D 1238شاخص جريان مذاب را در پنج طبقه دسته ­بندي مي­کند، و آن را مبناي مطالعه و کاربرد مواد و شيوه شکل ­دهي آن­ها قرار مي ­دهد، که مصداق آن را در اغلب جداول و كتاب­ها، بخصوص در ارتباط با مقایسه و بيان خواصّ انواع پلي ­اتيلن­ ها، مي­ توان مشاهده كرد.

جدول(1) دسته ­بندي شاخص جريان مذاب پلي­ اتيلن در پنج طبقه بر اساس استاندارد ASTM D 1238

اثر میزان عددی شاخص جريان مذاب بر روی خواصّ مکانیکی محصول

در جدول (2) مقايسه­ اي بين ضريب جريان مذاب پنج نوع پلي­ اتيلن سبك كه داراي دانسيته يكسان ولي جرم ملكولي مختلفي دارند و به تبع خواصّ مكانيكي متفاوتي را به ­وجود مي ­آورند نشان داده شده است.

LDPE d= 0.92	LDPE d= 0.92	LDPE d= 0.92	LDPE d= 0.92	LDPE d= 0.92	Units	Properties
70	20	7.0	2.0	0.3	gr/10 min	Melt flew index
20000	24000	28000	32000	48000	gr/mol	Number average molecular weight
-	8.9	10.2	12.5	15.3	MPa	Tensile strength
150	300	500	600	620	%	Elongation at break
10	15	25-20	40-35	46-44	D	Hardness (Shore D)

جدول (2) مقايسه­ ي اثر شاخص جريان مذاب پنج نوع پلي ­اتيلن سبك بر روي خواصّ مكانيكي آن­ها

چگونگی انجام آزمایش

ابتدا حدود شش گرم گرانول را داخل كوره­ ي لوله­ اي عمود بر زمين دستگاه كه محيط آن را المان­ هاي حرارتي احاطه كرده است مي ريزند، پيستون روي گرانول­ ها قرار داده مي­شود، سپس دمای استاندارد، متناسب با ماهیّت پلیمر، به     نرم­افزار دستگاه باید معرفی شود.

این درجه حرات معيّن را استاندارد(ASTM D 1238-04) براي پلي­ اتيلن 190 °C، پلي ­استايرن200 °C و پلي ­پروپيلن 230 °C مشخّص نموده است، جدول (3)، تا در مدت زمان حدود بيست­ دقيقه كل مجموعه به ­تعادل حرارتي برسد و گرانول­ ها كاملاً ذوب شوند.

در لحظه شروع آزمايش وزنه­ ي معيّني كه استاندارد (ASTM D 1238-04) ميزان آن را براي پلي ­اتيلن2160 gr  ، پلي­پروپيلن 2160 gr و پلي­استايرن 5000 gr مشخّص نموده است، را بر روي انتهاي بالايي پيستون قرار مي­ دهند، تا اکسترود مواد مذاب از داخل يك داي استاندارد (با مشخصات آلياژ تنگستن كه در مقابل حرارت تغيير ابعاد نمي­دهد، به ضخامت 8.000 mm و قطر سوراخ وسط آن 2.095 mm) با سرعت برشي كم انجام ­شود.

از لحظه­ اي كه وزنه روي بخش فوقاني پيستون قرار مي­ گيرد و عمل اكسترود پليمر مذاب شروع مي­ شود ميزان خروج پلاستيك مذاب در ده دقيقه، عدد شاخص جريان مذاب آن نمونه را تعيين مي­ كند.

بعضی از دستگاه ­ها مجهز به سیستم برش هستند، به این صورت که در زمان معرّفی شده به نرم­ افزار دستگاه، نمونه اکسترود شده بریده شده، و زمینه برای برش نمونه بعدی آماده می ­شود.

در پایان آزمایش معمولاً نمونه اول و آخر را حذف، و میانگین وزنی اعداد به­دست آمده را تعیین می­کنند، و آن را با مقیاس استاندارد gr/10 min هماهنگ می­ نمایند.  

اين آزمايش در حقيقت معياري را براي استنباط از قابليت جريان­ يابي پليمر تحت آزمون نشان مي­ دهد، و ويسكوزيته مذاب، تا حد زيادي تابعي از جرم ملكولي پليمر در دست آزمايش مي­ باشد.

پرسش: هنگامي که شاخص جريان ذوب عدد بالايي باشد، قبل از ده دقيقه که زمان استاندارد انجام آزمايش است، مخزن نگهدارنده مواد مذاب تخليه خواهد ­شد، در چنين مواردي چه بايد کرد تا نتايج صحيح به­دست آيد؟

 

جواب: بايد زمان نمونه­برداري را کاهش ­داد، به اين معني كه به صورت تقريبي در هر دقيقه، يک نمونه­گيري مي­بايست انجام گيرد، و سعي شود که بين پنج تا شش نمونه، تا تخليه مخزن به­دست آيد، چون اين سري نمونه­ها در يک دقيقه تهيه شده­اند، طبيعي است که وزن آن­ها بايد در عدد ده ضرب شود تا وزن مقدار پلاستيک اکسترود شده در ده دقيقه محاسبه گردد.

ملاحظات و برداشت­ های علمی و تجربی از اعداد شاخص مذاب جریان

معمولاً گونه­ هايي از پلاستيک كه براي استفاده در فرآيندهاي تزريقي مناسب هستند، ضريب شاخص مذاب بالايي دارند.

پلاستيک­ هایی که برای فرآیند ترموفرمینگ به­کار می­روند دارای ضريب شاخص مذاب نزدیک به تزریقی هستند.

گونه­ هايي از پلاستيک كه براي استفاده در فرآيند قالبگیری چرخشی مورد استفاده قرار می­گیرند اغلب دارای شاخص جریان مذاب تقریبی (4-6)  می­باشند.

گونه ­هايي از پلاستيک­ها كه در فرآيند قالبگیری دمشی (بادی) مصرف می­شوند اغلب دارای شاخص جریان مذاب تقریبی (2)  می­باشند.

گونه­ هايي از پلاستيک كه براي استفاده در فرآيندهاي اکستروژن مناسب هستند، ضريب شاخص مذاب بسيار کمي دارند.

اکستروژن گسترده­ ترین شیوه شکل ­دهی پلاستیک­هاست که در صنعت ممکن است به صورت اکسترود لوله، فیلم، پروفایل، پوشش سیم و غیره مشاهده شود.

گریدهای اغلب پلاستیک­ های گرمانرم پلاستیک­های صنعتی برای فرآیند شکل ­دهی در گستره وسیعی از شاخص جریان مذاب ساخته می ­شوند، بر روی دو کیسه پلی­ پروپیلن تزریقی، ساخت یک شرکت بسیار معتبر اروپایی، بر روی یکی          MFR=7 gr/10 min و دیگری MFR=35 gr/10 min نوشته شده است، لطفاً به سوال­های زیر جواب دهید:

1 - با وجودی که هر دو کیسه برای فرآیند تزریق ساخته شده ­اند، کیفیّت محصول کدام کیسه از نظر خواصّ مکانیکی محصول نهایی بهتر است؟

2 - گرانول­ های کدام کیسه با سرعت بیشتری تزریق می­ شوند، به عبارت دیگر راندمان تولید و سودآوری کدام بیشتر است؟

3 - به نظر شما کدام یک برای ساخت قطعات جداره ­نازک توصیه می­ گردد؟

4 - آیا پیش­ بینی می ­کنید بعضی از ماشین­ های تزریق ممکن است در تزریق نمونه دارای گرانروی بالاتر با مشکل روبرو شوند و گریپاژ کنند؟

با توجه به شكل، ابعاد، ظاهر قطعه، وزن، اثر خط قالب، قيمت و غيره، در بسياري از موارد مي­توان به­ شيوه­ ي شكل­ دهي آن دست يافت كه همين موضوع مي­ تواند در تعيين و انتخاب نوع و گونه­ ي پلاستيك مورد نظر كمك شاياني نمايد.

منبع : کنترل کیفیّت پلاستیک­های گرمانرم، تالیف مهندس سعید نعمتی
تهیه و تنظیم از تیم پلیمرسبز

برای دریافت مقاله به صورت فایل pdf لطفا نام و ایمیل خودرا در فرم زیر وارد نمایید تا برای شما پیامک شود و یا اگر عضو سایت هستید وارد شوید و یا ثبت نام نمایید باتشکر.

لطفا کمی صبر کنید

• 

  گرانول سازان حرفه ای

  امتیاز 4.00 از 5
  9,900,000 تومان افزودن به سبد خریدBuy Now
• حراج!

  نحوه کار با مهمترین دستگاههای اندازه گیری خواص فیزیکی و مکانیکی صنعت پلاستیک ها

  690,000 تومان – 790,000 تومان انتخاب گزینه‌ها

 [ratings]