شاخص جریان مذاب یا MFI که مخفف Melt Flow Index میباشد، شاخصی برای اندازهگیری میزان جریان مواد ترموپلاستیک تحت یک دما و فشار مشخص است. به بیان سادهتر، این شاخص مشخص میکند که وقتی ماده پلیمری ذوب میشود، حرکت آن در حالت مذاب به چه صورت است. MFI شاخص نشاندهنده ویسکوزیته و جرم مولکولی پلیمر است و به صورت گسترده در صنعت پلاستیک برای ارزیابی کیفیت و فرایندپذیری موادِ بر پایه پلیمر استفاده میشود.
این مقاله ترجمه یک مقاله به زبان انگلیسی است که توسط کارشناسان تحقیق و توسعه آریا پلیمر ترجمه و بررسی فنی شده است. برای مشاهده مقاله اصلی، روی این لینک کلیک کنید
چرا MFI مهم است؟
شاخص MFI به چند دلیل اهمیت دارد. اول اینکه میزان MFI یک ماده بر شکلپذیری و اکستروژن آن تاثیر مهمی دارد. MFI بالاتر یعنی ویسکوزیته پایینتر و سرعت جریان بالاتر و این یعنی میزان پخش مواد هنگام فرایند قالبگیری و پایداری ابعادی محصول نهایی افزایش مییابد. در صورتی که MFI از حد مشخصی بالاتر رود ممکن است مشکلاتی مانند عدم استحکام محصول (فرورفتگی یا برآمدگی در سطح محصول – Sagging)، بوجود آمدن زائده در محصول (قسمتهای اضافهای که در تزریق بوجود میآیند – Flashing) و برخی عیوب دیگر در محصول نهایی ایجاد شود.
دوم اینکه MFI بازتابی از وزن مولکولی و میزان توزیع این وزن است. MFI پایینتر یعنی وزن مولکولی بالاتر. در این حالت محصول نهایی دارای سختی، دوام و مقاومت حرارتی بالاتر است. ولی در صورتی که MFI از حد مشخصی پایینتر باشد، مشکلات فرایندی (مشکلاتی که طی فرایند تولید پلاستیک بوجود میآیند) مانند تنش بالا در هنگام تولید، تخریب، عدم پخش مناسب افزودنیها و… حاصل میشود.
اندازهگیری MFI
شاخص MFI با یک دستگاه مخصوص به نام Melt Flow Indexer یا Extrusion Plastometer اندازهگیری میشود. در این دستگاه، پلیمر تا یک دمای معین حرارت داده میشود (این دما بستگی به نقطه ذوب پلیمر دارد) و سپس یک نیروی مشخص به ماده اعمال میشود (معمولا از یک وزنه مثلا پنج کیلوگرمی برای اعمال نیرو استفاده میشود) تا از یک دریچه (Die) خارج شود. میزان پلیمری که طی 10 دقیقه از Die خارج میشود به عنوان شاخص MFI ثبت میشود.
شاخص جریان مذاب معمولا تحت استاندارد ISO 1133 یا ASTM D1238 اندازهگیری میشود. همچنین این شاخص دو واحد مرسوم دارد: واحد MFR که میزان جرمی (بر حسب گرم) است که در 10 دقیقه خارج شده است (g/10min) و واحد MVR میزان حجمی (به سانتیمتر مکعب) است که در 10 دقیقه بیرون آمده است (cm3/10min).
کاربردهای MFI
یکی از مهمترین کاربردهای شاخص MFI، کمک به انتخاب مواد اولیه مناسب برای تولید محصولات پلاستیکی میباشد. به طور مثال در صورتی که محصول شما نیاز به پخشپذیری بالا دارد، نمیتونید پلیمری با MFI پایین انتخاب کنید. شاخص جریان مذاب همچنین میتواند میزان تاثیرگذاری افزودنیهای پلیمری، فیلرها و… را انعکاس دهد.
محدودیتهای MFI
اندازهگیری MFI در عین حال که ساده، سریع و ارزان است و همچنین اطلاعات مفید زیادی را در اختیار تولیدکنندگان پلاستیک قرار میدهد؛ ولی باید در نظر داشت که این شاخص محدودیتها و عیوب خود را نیز دارد.
یکی از معایب مهم این شاخص این است که MFI خیلی به شرایط وابسته است. این یعنی وقتی قرار است MFI یک ماده را در دو زمان مختلف اندازهگیری کنیم، باید مطمئن شویم که شرایط هر دو آزمایش کاملا یکسان باشد. همچنین باید توجه داشت که عوامل زیادی روی این شاخص تاثیر میگذارند. وقتی یک پلیمر، در فرایند تولید محصول نهایی (مثل فرایند تزریق پلاستیک) قرار میگیرد، عواملی مثل دِبی، سرعت پیچ دستگاه، افزودنیهایی که به پلیمر پایه اضافه میشود و… روی MFI تاثیرگذارند. در نتیجه برای پیشبینی جریان مذاب، نمیتوان فقط به MFI بسنده کرد.
افزودنیهای پلیمری
اشاره کردیم که هم شاخص MFI در انتخاب افزودنی پلیمری مناسب تاثیر دارد و هم افزودن افزودنی به پلیمر میتواند بر MFI آن اثر گذارد، بنابراین بد نیست که اینجا مقداری بیشتر در رابطه با افزودنی پلیمری توضیح دهیم.
وقتی پلیمر به کارخانه تولید پلاستیک میرود با افزودنیهایی ترکیب شده و سپس به محصول نهایی تبدیل میشود، به این مواد، افزودنی پلیمری گویند. به طور مثل فرض کنید قرار است یک صندلی پلاستیکی تولید شود. این صندلی لازم است که در برابر فشار مقاومت کافی داشته باشد تا در هنگام نشستن روی آن نشکند! اگر صندلی صرفا با استفاده از پلیمر تنها تولید شود، مقاومت لازم را نخواهد داشت، برای همین هنگام تولید آن، به پلیمر مادهای به نام ایمپکت مدیفایر (Impact Modifier) اضافه میشود تا مقاومت به ضربه پلیمر را افزایش دهد. این ماده یک افزودنی پلیمری محسوب میشود.
هر افزودنی برای ایجاد یک یا چند خاصیت در محصول نهایی به پلیمر پایه محصولات پلاستیکی اضافه میشود. از خواصی مانند افزایش مقاومت به ضربه و حفاظت در مقابل اشعه یووی گرفته یا حتی رنگدهی به محصولات. به عنوان مثال مستربچ مشکی افزودنیای است که به محصول رنگ مشکی میدهد.
آریا پلیمر تولیدکننده انواع افزودنیهای پلیمری است، شما میتوانید با بازدید از صفحه محصولات ما، لیست افزودنیهای آریا پلیمر را مشاهده کنید. همچنین برای آشنایی بیشتر با آریا پلیمر از صفحه لینکدین ما بازدید فرمایید.
