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Was ist MFI oder MFR und warum ist es wichtig?

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Was ist MFI oder MFR und warum ist es wichtig?

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 cm3/10 min ausgedrückt.

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.

Das Grundprinzip von MFI ist einfach. Polymerharz, Flocken oder Pulver werden in einen beheizten Zylinder eingebracht, an dessen Boden sich eine Düse mit einem bekannten 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.

Auf der Ray-Ran 6MPCA Modell ist kein physischer Schnitt erforderlich. Die einzigartige Multi-Slicing-Funktion des Mikroprozessors liefert genaue MFR-Werte, die gegen die Kolbenverschiebung aufgetragen werden, die alle aus der Materialdichte bei Testtemperatur berechnet werden. Die genaue Schmelzvolumen-Ergebnisrate (MVR) wird ebenfalls zusammen mit der Scherspannung, der Viskosität und der scheinbaren IV berechnet.

Warum ist es wichtig?

Schwankungen des MFI-Werts bei eingehendem Material können sich nachteilig auf Produktivität und Qualität auswirken. Daher ist es sehr wichtig, das eingehende Material zu testen, um sicherzustellen, dass die Qualitätsstandards eingehalten werden. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Materialschwankungen von Charge zu Charge auftreten, und dies kann kostspielige Auswirkungen haben. Zum Beispiel kann ein Material, das den erwarteten MFI überschreitet, zu einer Überhitzung einer Spritzgussform führen, was zu einer erhöhten Ausschussrate und einer stunden- oder tagelangen Reinigung der Form führt, was zu einem Produktionsausfall dieser Form/Maschine führt. Eine schlecht geflashte Heißkanalform könnte den Austausch neuer Düsen und Spitzen erfordern, was sehr kostspielig ist. Ein Material mit einem niedriger als erwarteten MFI könnte dazu führen, dass Teile nicht Füllung werden, was wiederum zu einer Erhöhung der Ausschussrate und einer Erhöhung der Qualitätskosten für das Unternehmen führt. Wenn das Problem nicht an den Formlinien erkannt wird, kann es zu Problemen mit den nachgelagerten Weiterverarbeitungsabteilungen kommen.

MFI vs. MVR

MFI ist der Extrudatfluss, ausgedrückt in g/10 min, wohingegen MVR (Schmelzvolumenflussrate) das fliessende Extrudatvolumen ist und in cm 3 /10 min ausgedrückt wird. Die Multiplikation des MVR mit der Schmelzdichte ergibt den MFI. Bitte beachten Sie, dass die Schmelzdichte nicht der spezifischen Dichte des Materials entspricht, die im Materialdatenblatt angegeben ist. Zum Beispiel wird Polypropylen allgemein mit einer spezifischen Dichte von 0,91 g/cm³ angegeben. Jedoch liegt die Schmelzdichte von Polypropylen näher bei 0,70 g/cm³.

Denken Sie an die Beziehung: Masse = Volumen x Dichte (M=VxD), für eine gegebene Masse muss sich die Dichte ändern, so muss das Volumen kompensiert werden und umgekehrt.

Es ist wichtig, den Schmelzdichtewert Ihres Materials zu kennen, insbesondere wenn Sie das Schussgewicht im Zylinder einer Spritzgussmaschine berechnen möchten. Wenn Sie den auf dem Datenblatt angegebenen spezifischen Dichtewert verwenden, erhalten Sie die falsche Antwort.

Internationale Standards

Nachfolgend sind die beiden weltweit gängigen Standards für MFI-Tests aufgeführt. Es ist sehr wichtig, die Norm, die Sie verwenden möchten, zu lesen und zu verstehen, um sicherzustellen, dass die Tests in völliger Übereinstimmung mit der angegebenen Norm durchgeführt werden.

ASTM D1238 – Standardtestverfahren für Schmelzflussraten für Thermoplaste

ISO 1133 – Bestimmung des Schmelzemassenflusses (MFR) und des Schmelzevolumenflusses (MVR) von Thermoplasten ISO 1133 wurde 2011 aktualisiert – sie legt nun engere Toleranzen für die Temperatur im Zylinder und die Zeitdauer fest, über die das Material dieser Temperatur ausgesetzt. Einige ältere Modelle von MFI-Einheiten entsprechen dieser Änderung nicht mehr. Bitte kontaktieren Sie RAY-RAN, um sicherzustellen, dass Ihr Gerät dem Standard entspricht und wie wir Ihnen bei der Einhaltung der Änderungen helfen können.

RAY-RAN

Wir bieten 2 Maschinenmodelle an, die so gebaut sind, dass sie den beiden oben genannten Normen entsprechen. Unser Basismodell (RR/6MBA) wird manuell bedient. Während unser Advanced-Modell (RR/6MPCA) mikroprozessorgesteuert ist und viele Verbesserungen bietet. Bitte besuchen Sie unsere Produktseite für detaillierte Informationen.

Gefüllte Polymere

Heutzutage werden viele Polymere aus verschiedenen Gründen gefüllt, von Kostensenkungen durch Verwendung billiger Füllstoffe wie Calciumcarbonat oder Talk bis hin zu teureren Füllstoffen zur Verbesserung der mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften wie Glasfaser, Metallpulver für die Magneterkennung usw die Zugabe eines Prozentsatzes von recyceltem Material zum Neumaterial. Alle diese Materialien müssen getestet werden, um die Konformität mit vereinbarten Standards sicherzustellen. Füllstoffe werden normalerweise wie folgt kategorisiert:

  1. Verstärkungsfüller – zur Verbesserung der Eigenschaften
  2. Nicht verstärkender Füllstoff – hauptsächlich zur Kostensenkung verwendet

Ein Beispiel für einen verstärkenden Füllstoff ist Ruß und Calciumcarbonat ist ein Beispiel für einen nicht verstärkenden Füllstoff.

Abhängig vom eingearbeiteten Füllstoff und der Zugabemenge können diese Materialien aufgrund des Abriebs, der durch die Einarbeitung des Füllstoffs verursacht wird, dazu führen, dass der Zylinder der MFI-Einheit mit der Zeit viel schneller verschleißt als normale ungefüllte Materialien. Dies gilt auch für Materialien wie PVC und CPVC, die beim Abbau Chlorwasserstoff freisetzen, der ein extrem korrosives Gas ist.

Wie bei den Zylindern und Schnecken von Spritzgießmaschinen werden auch bei diesen abrasiven/korrosiven Materialien speziell beschichtete Schnecken und Zylinder verwendet, um den Verschleiß zu minimieren. Zu diesem Zweck bietet RAY-RAN Zylinder, Laufbuchse und Matrize aus Hastalloy für ihre MFI-Einheiten an. Hastalloy ist eine korrosionsbeständige Legierung aus Nickel-Molybdän und hat außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeitseigenschaften.

Hygroskopische Polymere

Hygroskopische Polymere sind solche, die atmosphärisches Wasser absorbieren. Diese Materialien müssen vorgetrocknet werden, um sicherzustellen, dass das aufgenommene Wasser entfernt wird und Wasser die Eigenschaften des Materials nicht beeinträchtigt. Wenn dies nicht überprüft wird, kann dies zu einer schlechten Performanz und dazu führen, dass das Spritzen Fließmarken um den Angussbereich hinterlässt, was zu erhöhten Ausschussraten und Qualitätsausfällen führt. Die entsprechenden Trocknungstemperaturen für jedes Material zusammen mit der entsprechenden Trocknungszeit sind den Materialdatenblättern der Hersteller zu entnehmen.

Beim Testen dieser Materialien auf MFI, MVR ist Vorsicht geboten und die Proben müssen gemäß den Herstelleranweisungen vorgetrocknet werden. Andernfalls werden fehlerhafte Ergebnisse aufgezeichnet.

Hygroskopisch

Nicht hygroskopisch

Nylon (Polyamide)Polyethylen
PET, PBTPolypropylen
AbsPVC
PCPolystyrol
PMMA
Polyurethan