شاخص جریان مذاب MFI پلی اتیلن (PE) بسته به نوع خاص پلی اتیلن مورد استفاده و همچنین شرایط پردازش می تواند متفاوت باشد. به طور کلی، MFI PE می تواند از کمتر از ۰.۱ گرم در ۱۰ دقیقه تا بیش از ۱۰۰۰ گرم در ۱۰ دقیقه متغیر باشد.
MFI اندازه گیری ویسکوزیته یک پلیمر مذاب است و با اندازه گیری سرعت ذوب شدن یک پلیمر از طریق یک روزنه با اندازه استاندارد تحت یک بار استاندارد در یک دمای خاص تعیین می شود. MFI معمولاً بر حسب واحد گرم در ۱۰ دقیقه گزارش می شود.
PE یک پلیمر گرمانرم است که به طور گسترده در طیف وسیعی از کاربردها از جمله تولید لوله پلی اتیلن، بسته بندی، کالاهای مصرفی و ساخت و ساز استفاده می شود. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) دو مورد از رایج ترین انواع پلی اتیلن هستند و هر کدام محدوده MFI خاص خود را دارند. برای مثال، MFI HDPE می تواند از حدود ۰.۱ گرم در ۱۰ دقیقه تا ۱۰۰ گرم در ۱۰ دقیقه باشد، در حالی که MFI LDPE می تواند از حدود ۰.۲ گرم در ۱۰ دقیقه تا ۱۰۰۰ گرم در دقیقه باشد.
شاخص جریان مذاب MFI (Melt Flow Index)، یکی از پارامترهای مهم در شناسایی و بررسی خواص فیزیکی پلیمرها است. این شاخص نشان دهندهی ویسکوزیتهی یک پلیمر در حالت ذوب است و با اندازهگیری نرخ جریان مذاب از یک اوریفیس با قطر و شکل مشخص تعیین میشود.
شاخص جریان مذاب برای هر نوع پلیمر، به دلیل ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد آن، میتواند متفاوت باشد. برای مثال، مقادیر MFI برای پلی اتیلن، که یکی از پلیمرهای پرکاربرد است، میتواند از کمتر از ۰.۱ گرم در ۱۰ دقیقه تا بیش از ۱۰۰۰ گرم در ۱۰ دقیقه باشد. هر نوع پلیمر، با توجه به نوع و مقدار آنتیاکسیدانها، پلیمرهای همانندکننده، آلایندههای مختلف و شرایط فرآیند تولید، یک MFI خاص خواهد داشت.
شاخص جریان مذاب یکی از معیارهای مهم در صنایع پلاستیکی است و بهعنوان یکی از پارامترهای مرتبط با قیمت و کیفیت محصولات پلاستیکی مورد استفاده قرار میگیرد. بهعنوان مثال، محصولاتی که دارای MFI بالاتری هستند، بهعنوان مثال در صنایع بستهبندی برای تولید فیلم پلیمری مناسب هستند، در حالیکه برای تولید لولههای پلیمری از مقادیر پایینتری از MFI استفاده میشود.
دستگاه اندازهگیری شاخص جریان مذاب (MFI) برای اندازهگیری سرعت جریان ماده پلاستیکی در دما و فشار مشخص شده استفاده میشود. روش کار دستگاه MFI به شرح زیر است:
در نهایت، با توجه به شاخص MFI، میتوان ویژگیهای رئولوژیکی پلیمر را تعیین کرد و از این اطلاعات برای انتخاب پلیمر مناسب برای هر کاربرد استفاده کرد.
شاخص جریان مذاب یا MFI برای پلی اتیلن به عنوان یکی از پارامترهای مهم در شناسایی و بررسی خواص فیزیکی این پلیمر مورد استفاده قرار میگیرد. یکی از دلایل اندازهگیری MFI برای پلی اتیلن، ارزیابی قابلیت فرآیند پذیری این پلیمر در فرایند تولید قطعات و محصولات پلاستیکی است.
مقدار MFI برای پلی اتیلن نشان دهنده ویسکوزیته و رفتار ذوب در دمای مشخصی است. این شاخص به طور مستقیم به نرخ جریان مذاب پلیمر در شرایط مشخصی از دما و فشار وابسته است. با تغییر شرایط دما و فشار، میتوان مقدار MFI را تغییر داد و از این طریق برخی از خواص پلی اتیلن مانند جریانپذیری و کیفیت پردازش در فرایند تولید قطعات و محصولات پلاستیکی را بهبود بخشید.
در کاربردهای مختلف پلی اتیلن، مثل ساخت قطعات خودرو، لولههای پلی اتیلن، محصولات بستهبندی و…، مقادیر مختلف MFI از اهمیت بالایی برخوردارند و با توجه به کاربرد مورد نظر باید اندازهگیری شوند. بهطور کلی، پلیاتیلنهای با مقادیر MFI بالاتر، برای استفاده در صنایع بستهبندی و تولید فیلمهای پلیاتیلن مناسب هستند و پلیاتیلنهای با مقادیر MFI پایینتر، برای تولید لولههای پلیاتیلن مناسب هستند.
ویسکوزیته در واقع مقاومت ماده در برابر تغییر شکل یا حرکت دادن آن به دلیل داشتن ارتباطات داخلی است. در پلیاتیلن، ویسکوزیته به معنای مقاومت این پلیمر در برابر حرکت و شکلدهی به عنوان یک سیال محسوب میشود. بنابراین، ویسکوزیته پلیاتیلن مقداری است که تعیین میکند که چقدر این پلیمر مقاومت خود را در برابر حرکت و تغییر شکل به عنوان یک سیال از خود نشان میدهد. ویسکوزیته پلیاتیلن در دماها و شرایط مختلف متفاوت است و بسته به نوع پلیاتیلن و دما و فشار مورد استفاده در بررسی ویسکوزیته، مقادیر مختلفی دارد.
در جدول زیر، مقادیر دانسیته پلی اتیلن با توجه به دما و فشار مشخص شده در بازههای مختلف آمده است:
دما (درجه سلسیوس) | فشار (پاسکال بر ثانیه) | دانسیته (گرم بر سانتیمتر مکعب) |
---|---|---|
۱۹۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۸۹۸ |
۲۰۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۸۶۸ |
۲۱۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۸۴۱ |
۲۲۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۸۱۶ |
۲۳۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۷۹۳ |
۲۴۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۷۷۲ |
۲۵۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۷۵۳ |
۲۶۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۷۳۵ |
۲۷۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۷۱۹ |
۲۸۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۷۰۴ |
۲۹۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۶۹۰ |
۳۰۰ | ۲۱۶.۹ | ۰.۶۷۷ |
مجموعه مقادیر مجاز برای شاخص جریان مذاب یا MFI برای پلیمرهای مختلف، بسته به نوع پلیمر و کاربرد آنها، متفاوت است. در مورد پلی اتیلن نیز، مجموعه مقادیر مجاز برای MFI بسته به نوع پلی اتیلن و استاندارد مورد استفاده، متفاوت است.
برای اندازهگیری شاخص جریان مذاب MFI در پلیمرها از دستگاه Melt Flow Indexer (دستگاه اندازهگیری جریان مذاب) استفاده میشود. این دستگاه شامل یک برج حرارتی، یک زعفرانی با قطر و شیب مشخص و یک برش است. در این دستگاه، نمونه پلیمر در دمای و فشار مشخص و با استفاده از وزنگذاری وقتی به حالت مذاب میرسد، از برش عبور میکند و وزن آن در یک بازه زمانی مشخص اندازه گیری میشود. با توجه به وزن و زمان مشخص، شاخص جریان مذاب MFI برای نمونه پلیمر محاسبه میشود.
توجه داشته باشید که در دستگاههای MFI، دما، فشار و بازه زمانی اندازهگیری بسته به نوع پلیمر و استاندارد مورد استفاده، متفاوت است و برای دریافت نتایج دقیق، باید به استانداردهای مربوطه رجوع کرد.
پلی اتیلن به عنوان یک پلیمر پلاستیکی با ویژگیهای خوبی شامل سبکی، مقاومت در برابر شکستگی، انعطافپذیری و مقاومت در برابر شیمیاییها شناخته میشود. با این حال، اگر از پلیاتیلن با شاخص جریان مذاب MFI نامناسب استفاده شود، ممکن است ویژگیهای زیر را نشان دهد:
بنابراین، برای داشتن محصولات با ویژگیهای مطلوب، انتخاب پلیاتیلن با MFI مناسب بسیار مهم است.
کاهش مقدار MFI به معنای افزایش ویسکوزیته و سختی پلیمر است. این امر ممکن است منجر به مشکلاتی مانند:
استفاده از پلیاتیلن با شاخص جریان مذاب (MFI) نامناسب میتواند منجر به مشکلاتی شود. در صورت استفاده از یک پلیاتیلن با MFI بسیار پایین، یعنی پلیاتیلنی که خمیری بسیار چسبنده دارد، احتمالاً به دلیل مقاومت بالای آن در برابر جریان و شکلپذیری، فرآیند تزریق یا فرایندهای ساخت قطعات پلاستیکی مشکلاتی را ایجاد خواهد کرد و قطعات نهایی ممکن است به شکل نامطلوبی تغییر شکل داده شوند.
از سوی دیگر، استفاده از پلیاتیلن با MFI بسیار بالا، یعنی پلیاتیلنی با خمیری بسیار رقیق، ممکن است منجر به ایجاد مشکلاتی همچون خطاهایی در مقدار دقیق پلیاتیلن مورد استفاده، ناتوانی در تهیه قالبها و خطاهایی در قالبهای ساخته شده شود.
بنابراین، استفاده از پلیاتیلن با MFI مناسب و تناسبی با نوع فرایند ساخت و نوع قطعه پلاستیکی مورد استفاده ضروری است.
دستگاه اندازه گیری شاخص جریان مذاب MFI از چند بخش تشکیل شده است که عبارتند از:
MFI و MFR دو شاخص مختلف برای اندازهگیری ویژگیهای رئولوژیکی پلیمرها هستند. این دو شاخص بر اساس دو روش اندازهگیری مختلف تعریف میشوند.
این شاخص نشاندهنده حجم پلیمری است که در شرایط آزمایشی خاص در ۱۰ دقیقه از شعاع ۲.۱۶ میلیمتر و با دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد از دهانه دستگاه خارج میشود. MFI بر حسب گرم در دقیقه اندازهگیری میشود و میزان ویسکوزیته پلیمر را نشان میدهد.
این شاخص نیز مشابه MFI، میزان جریان پلیمر را در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد و در شرایط مشخصی اندازهگیری میکند. با این حال، در روش MFR، زمان جریان پلیمر را بر حسب ثانیه به جای ۱۰ دقیقه در MFI، استفاده میکنند. بنابراین، در این روش، جریان پلیمر در مدت زمان کوتاهتری اندازهگیری میشود.
در کل، MFI و MFR هر دو برای اندازهگیری ویژگیهای رئولوژیکی پلیمرها مورد استفاده قرار میگیرند. با این حال، تفاوت اصلی بین آنها در زمان اندازهگیری جریان پلیمر است که در MFI 10 دقیقه و در MFR گاهی اوقات تا ۳۰ ثانیه است. به علاوه، MFI معمولاً برای اندازهگیری ویژگیهای پلیمرهایی با ویسکوزیته بالا استفاده میشود.
MFI یا شاخص جریان مذاب، سرعت جریان ماده پلاستیکی در دمای و فشار مشخص شده را اندازهگیری میکند و مقدار جریان خروجی پلاستیک را در ۱۰ دقیقه به عنوان واحد گزارش میدهد.
از سوی دیگر، MFR یا شاخص جریان ماده به عنوان یک شاخص برای تعیین سرعت جریان پلاستیک در دما و فشار مشخص شده استفاده میشود. این شاخص، مقدار جریان خروجی پلاستیک را در دمای مشخص شده و در ۱۰ دقیقه به عنوان واحد گزارش میدهد.
به عبارت دیگر، MFI بر اساس دما و فشار مشخص شده، جریان پلاستیک را اندازهگیری میکند، در حالی که MFR تنها با تغییر دما جریان پلاستیک را اندازه میگیرد. به همین دلیل، MFR به عنوان یک شاخص موثر تر در تعیین رفتار رئولوژیکی پلیمرها به کار میرود.