Was ist das Durchflussverhältnis?

Das Durchflussratenverhältnis wird durch Dividieren eines MFI-Werts, der durch Verwendung einer höheren Masse erhalten wird, durch einen erhalten, der durch Verwendung einer niedrigeren Masse erhalten wird.

Das Flow Rate Ratio (FRR) wird häufig als Hinweis darauf verwendet, wie das rheologische Verhalten eines Thermoplasten durch die Molekulargewichtsverteilung des Materials beeinflusst wird. Da Polymere aus unterschiedlich langen Polymermolekülketten bestehen, bestimmt die Länge der Kette die Fließeigenschaften. Da es schwierig ist, die genaue Kettenlänge während der Polymerisation zu kontrollieren, beeinflusst die resultierende Mischung oder Verteilung der Kettenlängen (lang und kurz), auch bekannt als Molekulargewichtsverteilung, die resultierenden Fließeigenschaften. Diese Molekulargewichtsverteilung trägt unter anderem auch zu den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des resultierenden Polymers bei.

Gemäß ISO 1133 (2011) wird das Fließratenverhältnis (FRR) berechnet, indem ein Mittelwert der Schmelzflussratenmessungen mit einem niedrigen gravimetrischen Gewicht (z. B. 2,16 kg) und ein Durchschnittswert der Schmelzflussratenmessungen mit einem höheren gravimetrischen Gewicht (z ). Eine Division durch die andere ergibt ein Verhältnis:

FRR = MFR (190 °C, 10 kg)/MFR (190 °C, 2,16 kg)

In ähnlicher Weise kann das Verhältnis abgeleitet werden, indem die Schmelzvolumenrate anstelle der Schmelzflussrate verwendet wird.

FRR = MVR (190 °C, 10kg)/MVR (190 °C, 2,16kg)

Der Schmelzindex (MFI) oder die Schmelzflussrate (MFR) ist ein Maß für die Fließeigenschaften eines bestimmten Polymers, auch bekannt als die rheologischen Eigenschaften im geschmolzenen Zustand unter einem bekannten angelegten Druck. Der in vielen Datenblättern angegebene MFI-Wert bezieht sich auf die Polymermenge, die durch eine bekannte gegebene Öffnung (Düse) extrudiert wird und wird als Menge in g/10 min oder als Schmelzvolumenrate in cm . ausgedrückt3 /10 Minuten.

Das Grundprinzip von MFI ist einfach. Polymerharz, Flocken oder Pulver werden in einen beheizten Zylinder eingebracht, an dessen Boden sich eine Düse mit bekanntem Bohrungsdurchmesser befindet. Die Standardbohrwerkzeuggröße beträgt 2.095 mm im Durchmesser. Es ist wichtig sicherzustellen, dass beim Einführen der Polymerkörner in den Zylinder alle eingeschlossene Luft entfernt wird, indem die Körnchen manipuliert werden, da jegliche Lufteinschlüsse zu falschen Ergebnissen führen. Sobald die Bohrung voll ist, wird ein Kolben mit einem bekannten Eigengewicht darauf platziert. Bei sehr einfachen Maschinen werden die extrudierten Proben geschnitten und gewogen, woraus der MFI-Wert berechnet wird.

Warum ist es wichtig?

Die Viskosität bei unendlicher langsamer Scherung wird als Null-Scherraten-Viskosität (η0) bezeichnet, die im Wesentlichen das ist, was mit dem niedrigsten gravimetrischen Gewicht während der MFI erhalten wird. Die beobachtete Scherverdünnung von Polymerschmelzen wird durch die Entflechtung von Polymerketten während des Fließens verursacht. Polymere mit ausreichend hohem Molekulargewicht sind im Ruhezustand immer verschränkt und statistisch orientiert. Beim Scheren beginnen sie sich zu entwirren und auszurichten, wodurch die Viskosität sinkt. Der Grad der Entflechtung hängt von der Schergeschwindigkeit ab. Bei ausreichend hohen Schergeschwindigkeiten werden die Polymere vollständig entwirrt und vollständig ausgerichtet. In diesem Stadium ist die Viskosität der Polymerschmelze unabhängig von der Schergeschwindigkeit, dh das Polymer verhält sich wieder wie eine Newtonsche Flüssigkeit. Das gleiche gilt für sehr niedrige Scherraten; die Polymerketten bewegen sich so langsam, dass die Verschränkung den Scherfluss nicht behindert.

Verweise:

ISO 1133 – Erstausgabe 2011-12-01

Ray-Ran MFR300: Einführung in das erweiterte Schmelzflusssystem