Đo chỉ số dòng chảy nhựa – nguyên lý và phương pháp đo
Thiết bị Melt Flow được sử dụng để đo chỉ số chảy nhựa, là một trong những thông số quan trọng để đánh giá tính chất chảy của vật liệu nhựa nhiệt dẻo. Chỉ số dòng chảy (MFR) và chỉ số dòng chảy thể tích (MVR) cung cấp thông tin về khả năng chảy và độ nhớt của nhựa trong quá trình gia công và sản xuất.
Đo chỉ số dòng chảy nhựa là gì?
Chỉ số dòng chảy nhựa (Flow Index) là một đánh giá về khả năng chảy của nhựa trong quá trình ép phun nhựa. Nó đo lường độ nhớt của nhựa và ảnh hưởng đến khả năng chảy của nó qua khuôn ép phun. Nó được đo bằng cách ép phun một lượng nhựa xác định qua một khuôn ép phun có kích thước chuẩn. Quá trình này cho phép đánh giá áp lực cần thiết để ép phun nhựa qua khuôn và tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh.
Thông số đo chỉ số dòng chảy nhựa thường được biểu thị bằng đơn vị mm2/s hoặc g/10 phút. Giá trị càng cao của chỉ số dòng chảy nhựa, tức là nhựa có khả năng chảy tốt hơn và dễ dàng đi qua khuôn ép phun. Đây là một thông số quan trọng trong thiết kế và sản xuất các sản phẩm nhựa ép phun. Nó giúp đảm bảo rằng nhựa có khả năng chảy đúng mức cần thiết để tạo ra các sản phẩm chất lượng và đáp ứng được yêu cầu của quy trình sản xuất.
Nguyên lý hoạt động của máy đo chỉ số dòng chảy nhựa
Thiết bị đo chỉ số dòng chảy nhựa Melt Flow được thiết kế nhỏ gọn và dễ sử dụng. Nguyên tắc hoạt động cơ bản là chất liệu nhựa nhiệt dẻo (ban đầu ở dạng hạt, bột hoặc mảnh) được nung nóng và chảy thành chất lỏng, sau đó chảy qua một khuôn mao dẫn từ xi lanh. Pít-tông đùn được tải trọng với một khối lượng chết, thường là 21,6 kg. Chỉ số dòng chảy (MFR) và chỉ số dòng chảy thể tích (MVR) được đo trong các điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và tải trọng, và được xác định cho từng loại vật liệu. Thông thường, một loại khuôn cố định được sử dụng (đường kính trong 2,095 mm, chiều dài 8 mm). Kết quả của quá trình đo phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện thử nghiệm và phải luôn được xác định chính xác.
MFR và MVR là hai phương pháp thông thường được sử dụng để đo chỉ số dòng chảy nhựa trong các phòng thí nghiệm kiểm soát chất lượng và kiểm soát sản xuất. Quy trình cơ bản liên quan đến việc thủ công đo thời gian, cắt và cân vật liệu ép đùn để thu được giá trị MFR trực tiếp. Tuy nhiên, các thiết bị hiện đại cho phép sử dụng các quy trình bán tự động dựa trên đo đạc trực tiếp chuyển động của pít-tông, do đó cho ra giá trị MVR trực tiếp. Mật độ của chất lỏng nóng chảy có thể được nhập liệu hoặc đo đạc, từ đó thu được kết quả MFR.
Các quy trình bán tự động có thể đạt được độ chính xác cao hơn và đảm bảo phạm vi tốc độ dòng chảy đo được rộng hơn. Các phương pháp tiên tiến hơn bao gồm việc áp dụng nhiều mức tải trọng trong cùng một thử nghiệm, mỗi mức tải trọng đưa ra kết quả MFR (MVR). Đây được gọi là phép thử đa trọng lượng và cung cấp thông tin bổ sung về mẫu, đồng thời cung cấp hiểu biết sâu sắc về sự phụ thuộc của độ nhớt vào lực cắt (Shear dependence of viscosity). Thử nghiệm MFR đơn trọng lượng có thể tương quan với khối lượng phân tử trung bình, trong khi lực cắt phụ thuộc vào phân bố khối lượng phân tử.
Các phương pháp đo chỉ số dòng chảy nhựa
Trong quy trình A, mẫu thử nghiệm ở dạng viên hoặc bột được nạp vào một ống đong đã được làm nóng. Sau gia nhiệt sơ bộ trong một khoảng thời gian cụ thể, một tải trọng không đổi được áp dụng lên mẫu nóng chảy và mẫu được đùn ra khỏi khuôn ở đáy ống đong. Tại các khoảng thời gian nhất định, máy đùn được dừng và khối lượng của mẫu đùn được đo để tính toán khối lượng ép đùn trong 10 phút. (Xem bên dưới để xem quy trình từng bước.)
Trong quy trình B, thay vì cắt vật liệu đùn theo các khoảng thời gian cụ thể, một trong hai điều sau được đo:
- Quãng đường piston di chuyển trong một khoảng thời gian xác định.
- Khoảng thời gian piston di chuyển một quãng đường xác định.
Kết quả của thử nghiệm được biểu thị bằng chỉ số dòng chảy (MFR – Melt Flow Rate) đơn vị g/10 phút hoặc chỉ số dòng chảy thể tích (MVR – Melt Volume Rate) đơn vị cm3/10 phút. MFR chỉ ra khối lượng, trong khi MVR chỉ ra thể tích. MFR có thể được tính bằng cách nhân MVR với mật độ của mẫu nóng chảy.
Đo chỉ số dòng chảy nhựa (MFR) tương ứng với trọng lượng phân tử của nhựa. MFR thấp hơn khi nhựa có trọng lượng phân tử cao hơn và ngược lại. Thông thường, khi giá trị MFR càng cao, nhựa nóng chảy chảy dễ dàng hơn và quá trình xử lý trở nên thuận lợi hơn. Tuy nhiên, độ bền kéo sẽ giảm đi.
Trên đây là những thông tin về phương pháp đo chỉ số dòng chảy nhựa mà PTC muốn chia sẻ cho bạn đọc. Nếu còn những thắc mắc liên quan đến thiết bị này, vui lòng liên hệ với chúng tôi để được tư vấn hỗ trợ.
