Schmelze-Massefließrate
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Schmelze-Massefließrate (MFR)
Schmelzindex (MFR)
Der Schmelzindex (engl.: MFR = Melt Mass-Flow Rate früher MFI = Melt Flow Index) dient zur Charakterisierung des Fließverhaltens eines thermoplastischen Kunststoffes. Zur Messung des Schmelzindex werden Schmelzindexmessgeräte (Bild 1) verwendet, die eine besondere Ausführungsform eines Kapillarrheometers darstellen [1].
Bild 1: | Typisches Messgerät zur Bestimmung des Schmelzindex |
Die Schmelzindexbestimmung ist in DIN EN ISO 1133 [2] und ASTM D 1238 [3] standardisiert. Als Schmelzindex wird der MFR-Wert definiert, der die Materialmenge in Gramm angibt, die bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur in zehn Minuten durch eine Kapillare mit definierten Abmessungen fließt.
mit
m | Mittelwert der Masse der Abschnitte | |
t | Zeitintervall für das Abschneiden |
Der Schmelzindex wird in der Einheit g (10 min)-1 angegeben.
Der Schmelzindexwert stellt nur einen einzelnen der Viskosität proportionalen Wert bei relativ niedriger Schergeschwindigkeit dar. Auf Grund des einfachen Messprinzips ist keine unmittelbare Vergleichbarkeit mit auf Hochdruckkapillarrheometern (siehe: Kapillarrheometer) gemessenen Viskositätswerten gegeben.
Beim Schmelzindexprüfgerät ist die Düse als sehr kurze Kapillare, in der Regel mit einem L/D-Verhältnis von 10/1, ausgeführt. Der zum Auspressen der Schmelze aus dem temperierten Zylinder erforderliche Druck wird durch Aufbringen einer definierten Belastung mit Auflagegewichten realisiert. Die Prüfbedingungen ergeben sich aus DIN EN ISO 1133 [2]. Für Thermoplaste übliche Prüfparameter sind in der Tabelle zusammengestellt. Die jeweilige Prüftemperatur wird in Abhängigkeit vom Werkstoff und der Belastung der Prüfnorm entnommen.
Masse der Auflage- Gewichte (kg) |
Kolbenkraft (N) | Kolbendruck (bar) | Scheinbare Schub- spannung (Pa) |
---|---|---|---|
0,325 | 3,187 | 0,4516 | 2,956 ⋅ 103 |
1,20 | 11,77 | 0,1667 | 1,092 ⋅ 104 |
2,16 | 21,18 | 3,001 | 1,965 ⋅ 104 |
3,8 | 37,27 | 5,280 | 3,457 ⋅ 104 |
5,0 | 49,03 | 6,947 | 4,548 ⋅ 104 |
10,0 | 98,07 | 13,89 | 9,096 ⋅ 104 |
15,0 | 147,1 | 20,84 | 1,364 ⋅ 105 |
21,6 | 211,8 | 30,01 | 1,965 ⋅ 105 |
Der Schmelzindex MFR wird in der Prüfpraxis als einfache und schnelle Methode der Wareneingangs- oder Qualitätskontrolle häufig verwendet; ist aber auch in der Schadensanalyse oder bei Kundenreklamationen bedeutsam.
Literaturhinweise
[1] | Radusch, H.-J.: Bestimmung verarbeitungsrelevanter Eigenschaften. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 68–70, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18) |
[2] | DIN EN ISO 1133: Kunststoffe – Bestimmung der Schmelze-Massefließrate (MFR) und der Schmelze-Volumenfließrate (MVR) von Thermoplasten
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[3] | ASTM D 1238 (2013): Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer |