용융 유동 지수 (MFI) 및 중합체 처리

폴리머를 쉽게 만들고 처리 할 수있는 이유는 무엇입니까? 대답은 MFI (Melt Flow Index)에 있습니다. MFI는 중합체가 얼마나 쉽게 녹아 흐르는지를 측정하여 중합체 제조에 중요한 역할을합니다. 올바른 처리 방법을 선택하고 제품 품질을 보장하는 것이 중요합니다. 이 게시물에서는 MFI의 기본 사항, 폴리머 처리의 중요성 및 제품 성능에 미치는 영향을 배웁니다. 또한 MFI에 영향을 미치는 요소, 수정 방법 및 품질 관리에 사용되는 방법을 탐색합니다.

MFI (Melt Flow Index) 란 무엇입니까?

용융 흐름 지수 (MFI)는 중합체의 유동성 또는 용융 점도를 측정하는 임계 품질 제어 파라미터 역할을합니다. 특정 압력 및 온도 조건 하에서 용융 중합체가 얼마나 쉽게 흐르는지를 나타냅니다.

MFI 및 측정 이해

MFI는 규정 된 조건에서 표준화 된 다이를 통해 측정 된 질량 유량을 나타냅니다.

• 정의 : 10 분 안에 특정 다이를 통해 흐르는 중합체의 중량 (그램)

• 테스트 매개 변수 :

• 다이 직경 및 길이 (표준화)

• 응용 압력 (중량)

• 제어 온도

흐름 속성 표시기로서의 MFI

MFI는 여러 중합체 특성과 직접 상관 관계가 있습니다.

1. 분자 특성 :

• 평균 분자량

• 분자량 분포

• 체인 분기 기능

2. 처리 행동 :

• 전단 점도

• 다이 팽창 특성

• 신문 점도

• 강도를 녹입니다

3. 적용 적합성 :

   높은 MFI (> 10 g/10 분) → 사출 성형 중간 MFI (2-10 g/10 분) → 압출 낮음 MFI (<2 g/10 분) → 블로우 몰딩

MFI 테스트의 원리

테스트 프로세스는 신뢰할 수있는 결과를 보장하는 표준화 된 절차를 따릅니다.

1. 기본 테스트 단계 :

• 열 중합체가 지정된 온도로

• 표준 무게를 적용하십시오

• 압출 된 재료 무게를 측정하십시오

• 유량을 계산하십시오

2. 중요한 매개 변수 :

• 온도 제어 (± 0.5 ° C)

• 중량 정밀도

• 시간 측정 정확도

• 샘플 준비

3. 표준 테스트 조건 (예) :

중합체 유형	온도 (° C)	하중 (kg)
폴리에틸렌	190	2.16
폴리 프로필렌	230	2.16
폴리스티렌	200	5.0

테스트 절차 중요성

정확한 MFI 측정은 프로토콜에 대한 엄격한 준수를 요구합니다.

• 일관된 샘플 준비

• 적절한 장비 교정

• 표준 테스트 조건

• 정기적 인 유지 보수

• 숙련 된 운영자 기술

신뢰할 수있는 결과에 대한 ISO 1133 또는 ASTM D1238 표준에 따라 권장합니다. 이 절차는 다양한 테스트 시설에서 재현성과 비교 가능성을 보장합니다.

참고 : MFI 값은 적합한 처리 방법 및 최종 응용 프로그램을 결정하는 데 도움이됩니다. MFI를 이해하면 제조업체는 생산 매개 변수를 효과적으로 최적화 할 수 있습니다.

MFI와 중합체 특성 사이의 관계

MFI와 중합체 특성 사이의 상관 관계는 처리 방법과 최종 제품 특성을 결정하는 데 기본이된다. 이러한 관계를 이해하면 제조업체는 생산 공정을 효과적으로 최적화 할 수 있습니다.

MFI- 분자량 상관 관계

MFI

​

어디:

• MW = 분자량 (Kdalton)

• MF = 용융 흐름 (표준 조건)

주요 상관 관계 :

• 더 높은 MFI 값

• 낮은 MFI 값

분자량 분포 효과

분자량의 분포는 여러 메커니즘을 통해 MFI 거동에 크게 영향을 미칩니다.

• 광범위한 분포 : 넓은 분자량 범위를 나타내는 중합체는 복잡한 흐름 거동을 나타내며, 처리 가능성에 영향을 미치고 최적의 결과를 달성하기 위해 처리 파라미터를 신중하게 제어해야합니다.

• 좁은 분포 : 단단한 분자량 분포를 갖는 재료는보다 예측 가능한 흐름 특성을 보여 주어 처리 중에 정확한 제어를 가능하게하지만 잠재적으로 적용 다목적 성을 제한합니다.

점도 -MFI 관계

점도와 MFI 사이의 역 관계는 ​​여러 요인을 통해 나타납니다.

1. 온도 의존성 :

• 온도가 높을수록 점도가 감소하여 MFI가 증가합니다

• 각 10 ° C 변경은 일반적으로 MFI를 20-30%로 수정합니다.

2. 전단 속도 효과 :

• 전단 속도 증가는 일반적으로 점도가 낮습니다

• 이 관계는 고속 처리 작업에서 결정됩니다

처리 방법 호환성

다양한 처리 기술에는 최적의 성능을위한 특정 MFI 범위가 필요합니다 :

처리 방법	권장 MFI 범위 (g/10 분)	주요 응용 프로그램
주입 성형	8-20	기술 부품, 컨테이너
블로우 몰딩	0.3-2	병, 용기
압출	2-8	영화, 시트, 프로필
섬유 회전	10-25	섬유 섬유, 비 천명

제품 별 애플리케이션

MFI 값은 최종 제품 특성에 크게 영향을 미칩니다.

1. 높은 MFI 응용 프로그램 (> 10 g/10 분) :

• 복잡한 금형 충전 기능을 필요로하는 정밀한 분사 성형 구성 요소는 높은 유동성의 이점을 얻어 제조업체가 복잡한 형상을 생산하면서 긴밀한 차원 공차를 유지할 수있게합니다.

2. 중간 MFI 응용 프로그램 (2-10 g/10 분) :

• 필름 및 시트와 같은 압출 제품은 균형 잡힌 흐름 특성을 요구하여 제품 폭에 걸쳐 균일 한 두께 분포를 유지하면서 일관된 생산 속도를 허용합니다.

3. 낮은 MFI 응용 프로그램 (<2 g/10 분) :

• 블로우 성형 용기와 대형 구조 부품에는 탁월한 용융 강도가 필요하므로 처리 작업 중에 적절한 파리슨 형성을 가능하게하고 과도한 처짐을 방지합니다.

참고 :이 범위는 지침 역할을합니다. 특정 응용 프로그램에는 장비 기능 및 제품 요구 사항에 따라 이러한 범위 외부의 값이 필요할 수 있습니다.

용융 흐름 지수에 영향을 미치는 요인

MFI 측정의 정확도와 신뢰성은 여러 변수에 따라 다릅니다. 이러한 요소를 이해하면 정확한 품질 관리 및 일관된 폴리머 처리 결과가 가능합니다.

온도 효과

온도는 여러 메커니즘을 통해 MFI 측정에 크게 영향을 미칩니다.

1. 점도 변화 :

• 더 높은 온도는 중합체 용융 점도를 감소시켜 유속을 증가시키고 MFI 값을 높이고, 시험 절차 동안 분자 사슬 이동성 및 중합체 구조 안정성에 영향을 미칩니다.

2. 분자 이동성 :

• 높은 온도는 중합체 사슬 이동을 향상시켜 분자 사슬 사이의 내부 마찰이 감소하고 표준 하중 조건에서 테스트 다이를 통한 더 쉬운 흐름을 촉진합니다.

3. 저하 위험 :

• 과도한 시험 온도는 중합체 분해를 유발하여 영구 분자 구조 변화를 유발하고 신뢰할 수없는 MFI 결과를 생성 할 수 있습니다.

압력 영향

압력 변화는 복잡한 유변학 적 행동을 통해 MFI 측정에 영향을 미칩니다.

1. 압축성 용해 :

• 증가 된 압력 조건은 중합체 용융물 압축하여 테스트 중에 명백한 점도 및 흐름 특성을 변화시켜 MFI 측정 정확도에 잠재적으로 영향을 미칩니다.

2. 흐름 동작 :

• 더 높은 압력은 중합체 사슬 방향 및 포장 밀도를 수정하여 테스트 다이를 통해 재료 흐름 패턴에 영향을 미치고 최종 MFI 계산에 영향을 미칩니다.

샘플 준비 영향

적절한 샘플 준비는 정확한 MFI 결정에 중요합니다.

1. 수분 제어 :

• 흡습 폴리머는 잔류 수분 함량이 흐름 거동에 크게 영향을 미치고 일관성이없는 MFI 측정을 초래하기 때문에 테스트 전에 철저한 건조가 필요합니다.

2. 신체 상태 :

• 입자 크기 분포 및 압축 상태를 포함한 샘플 균일 성은 MFI 테스트 절차 중 용융 거동 및 흐름 특성에 영향을 미칩니다.

테스트 매개 변수 조정

온도 제어 프로토콜

엄격한 온도 관리 구현 :

• 교정 요구 사항 :

• 일반 온도 센서 교정은 지정된 테스트 조건의 ± 0.5 ° C 이내에 측정 정확도를 보장하여 여러 테스트 세션에서 결과 신뢰성을 유지합니다.

• 열 평형 :

• 적절한 예열 시간은 테스트 배럴 전체에 균일 한 온도 분포를 허용하여 국소화 된 핫스팟 또는 차가운 영역이 흐름 측정에 영향을 미치는 것을 방지합니다.

압력 표준화

일관된 압력 조건 유지 :

표준	압력 범위 (kg)	온도 범위 (° C)
ASTM D1238	2.16-21.6	190-300
ISO 1133	2.16-21.6	190-300

샘플 품질 보증

필수 준비 단계 :

1. 사전 테스트 절차 :

• 표준화 된 조건 하에서 MFI 측정을 수행하기 전에 오염 물질, 수분 함량 및 입자 크기 분포를 식별하는 포괄적 인 샘플 검사 프로토콜을 구현합니다.

2. 재료 컨디셔닝 :

• 중합체 특성을 저하시키지 않고 최적의 수분 제거를 달성하기 위해 제조업체 사양에 따라 적절한 건조 사이클을 실행하여 온도 및 시간 매개 변수를 모니터링합니다.

3. 로딩 기술 :

• 신중한 샘플 소개 방법 연습 공기 포획을 최소화하고 시험 배럴 내에서 균일 압축을 보장하여 재현 가능한 MFI 결과를 얻습니다.

용융 흐름 색인 테스트 장비 및 표준

최신 MFI 테스트 장비는 정밀 측정 기능과 사용자 친화적 인 작동을 결합합니다. 고급 기능은 표준화 된 테스트 절차를 통해 안정적인 품질 관리를 보장합니다.

장비 개요

Presto MFI 테스터는 현대 테스트 기능을 보여줍니다.

1. 제어 시스템

• 마이크로 프로세서 기반 작업은 테스트주기 동안 정밀한 온도 및 압력 제어를 가능하게합니다.

• 디지털 인터페이스는 중요한 테스트 매개 변수 및 결과를 실시간으로 모니터링합니다.

2. 측정 기능

• 자동화 된 데이터 수집 시스템은 품질 보증을 위해 테스트 결과를 기록하고 분석합니다.

• 통합 교정 프로토콜은 테스트 전반에 걸쳐 측정 정확도와 반복성을 보장합니다.

3. 안전 기능

• 온도 안전 제어는 장비 손상을 방지하고 운영자 보호를 보장합니다.

• 비상 셧다운 시스템은 비정상적인 작동 조건에 즉시 반응합니다.

표준 준수

현대 테스터는 엄격한 국제 표준을 충족합니다 :

표준	요구 사항	응용 프로그램
ASTM D1238	온도 ± 0.5 ° C, 표준 다이 치수	글로벌 제조
ISO 1133	향상된 온도 제어, 엄격한 타이밍	유럽 ​​인증

사용자 친화적 인 기능

제어 인터페이스

• 디지털 디스플레이는 실시간 온도, 압력 및 흐름 측정을 보여줍니다.

• 프로그래밍 가능한 테스트 매개 변수는 반복 테스트 절차를 간소화합니다.

• 자동화 된 데이터 로깅은 수동 기록 오류를 제거합니다.

신뢰성 기능

• 자기 진단 시스템은 테스트가 시작되기 전에 잠재적 인 문제를 식별합니다.

• 교정 검증은 일관된 측정 정확도를 보장합니다.

• 온도 안정화는 정확한 테스트 조건을 유지합니다.

운영 절차

1. 장비 설정

1. 기계 포지셔닝

• 정확한 측정을 위해 테스트 장치를 안정적인 진동이없는 표면에 놓으십시오.

• 버블 표시기가 완벽한 수평 정렬을 보여줄 때까지 레벨링 발을 조정하십시오.

2. 디지털 구성

• 디지털 인터페이스 제어판을 통한 프로그램 테스트 기간.

• 재료 테스트 요구 사항에 따라 온도 매개 변수를 설정하십시오.

• 포괄적 인 결과 분석을 위해 데이터 수집 간격을 구성하십시오.

3. 센서 관리

• 제조업체 사양에 따라 RTD PT-100 센서를 교정하십시오.

• 교정 된 외부 참조 표준에 대한 온도 판독 값을 확인하십시오.

• 품질 관리 기록에 대한 문서 교정 결과.

4. 시스템 최적화

• 최적의 온도 제어 성능을 위해 자동 조정 기능을 활성화하십시오.

• 초기 가열 단계에서 시스템 응답을 모니터링합니다.

• 테스트를 시작하기 전에 안정적인 작동 조건을 확인하십시오.

사전 테스트 점검표

• [] 기포 지표 판독 값을 통해 검증 된 장비 레벨링

• [] 특정 공차 내에서 달성 된 온도 안정화

• [] 샘플 재료가 올바르게 준비되고 조절됩니다

• [] 표준 요구 사항에 따라 구성된 테스트 매개 변수

참고 : 정기적 인 유지 보수는 일관된 장비 성능을 보장합니다. 모든 교정 절차를 문서화하십시오.

채워진 폴리머 및 복합재의 MFI

충전제의 혼입은 중합체 MFI 값에 상당히 영향을 미친다. 이러한 효과를 이해하면 채워진 중합체 시스템에 대한 최적의 처리 매개 변수 선택이 가능합니다.

필러 충격 분석

강화 필러

1. 유리 섬유

• 폴리머 용융 유동 특성을 상당히 감소시키는 동시에 기계적 특성을 향상시킵니다.

• 섬유 길이 무결성을 유지하기 위해 가공 온도를 신중하게 제어해야합니다.

2. 금속 분말

• 열전도율을 향상 시키지만 처리 중에 복잡한 흐름 거동을 만듭니다.

• 테스트 중에 입자 응집을 방지하기 위해 정확한 온도 제어가 필요합니다.

비 강화 필러

1. 탄산 칼슘

• 표준 조건에서 유량 특성에 적당히 영향을 미치면서 재료 비용을 줄입니다.

• 처리 특성을 심각하게 손상시키지 않고 비용 효율적인 제형을 가능하게합니다.

2. 활석

• 완제품에서 표면 특성 및 치수 안정성을 수정합니다.

• 처리 작업 중 중합체 결정화 거동에 영향을 미칩니다.

처리 고려 사항

높은 MFI 염기 중합체

• 중합체 매트릭스 전체에 효과적인 필러 분산을 가능하게합니다

• 표준 조건에서 개선 된 처리 특성을 제공합니다

• 더 높은 필러 하중에서 허용 가능한 유량 특성을 유지하십시오

낮은 MFI 염기 중합체

• 충전제 분산 공정에 어려움을 겪습니다

• 효과적인 생산을 위해 수정 된 처리 매개 변수가 필요합니다

• 증가 된 필러 농도에서 제한된 호환성을 보여줍니다

흡습성 재료 관리

수분에 민감한 중합체

중합체 유형	건조 온도 (° C)	최대 수분 함량
나일론	80-85	0.2%
애완 동물/PBT	120-140	0.02%
ABS	80-85	0.1%
PC	120-125	0.02%

사전 건조 요구 사항

1. 온도 제어

• 수분 제거 중 중합체 분해를 방지하기 위해 정확한 건조 온도를 구현하십시오.

• 전체 건조 사이클 공정에서 재료 온도를 모니터링합니다.

2. 시간 관리

• 지정된 수분 함량 수준을 달성하기 위해 충분한 건조 지속 시간을 실행하십시오.

• 처리하기 전에 수분 수준을 확인하여 최적의 재료 조건을 확인하십시오.

재료 분류

흡습 폴리머

1. 엔지니어링 플라스틱

• 폴리 아미드는 가공 중 구조적 무결성을 유지하기 위해 신중한 수분 제어가 필요합니다.

• 폴리 에스테르는 다양한 수분 조건에서 상당한 특성 변화를 보여줍니다.

2. 기술 중합체

• 폴리 카보네이트는 가공 중 가수 분해를 방지하기 위해 철저한 건조가 필요합니다.

• 아크릴은 표면 품질 및 기계적 특성에 영향을 미치는 수분 감도를 보여줍니다.

비수경 폴리머

1. 상품 플라스틱

• 폴리에틸렌은 광범위한 건조 요구 사항없이 안정적인 특성을 유지합니다.

• 폴리 프로필렌은 표준 조건 하에서 최소 수분 흡수를 보여줍니다.

참고 : 정기적 인 수분 컨텐츠 검증은 일관된 처리 결과를 보장합니다.

재활용 중합체 및 중합체 블렌드의 MFI

지속 가능한 제조에 대한 수요가 증가함에 따라 중합체 가공에서 재활용 중합체의 사용이 증가했습니다. 그러나, 기계적 재활용 및 중합체 블렌딩은 MFI (Melt Flow Index)에 크게 영향을 줄 수 있으며, 이는 재료 성능 및 처리 효율에 영향을 미칩니다.

MFI는 재활용 중에 변경됩니다

분해 효과

1. 분자량 감소

• 재활용 동안의 기계적 응력은 중합체 사슬을 파괴하여 전체 용융 유속을 증가시킨다.

• 재 처리 중 열 노출은 체인 절단 및 분자 분해 공정을 가속화합니다.

2. 속성 변경

• 소비자 후 PET는 처녀 재료에 비해 5 배 MFI 증가를 보여줍니다.

• 생분해 성 폴리 에스테르는 재활용주기 동안 상당한 흐름 속성 변형을 경험합니다.

MFI 수정 전략

체인 확장 기술

1. 화학적 변형

• 체인 확장기는 반응성 처리 메커니즘을 통해 분자량을 재구성합니다.

• 특정 첨가제는 다양한 처리 요구 사항에 대한 대상 MFI 조정을 가능하게합니다.

2. 프로세스 구현

   원본 MFI → 체인 익스텐더 추가 → 수정 된 MFI 고 유량 → 분자량 증가 → 제어 유량 특성

성능 향상

수정 방법	MFI 영향	애플리케이션 혜택
체인 확장	MFI를 줄입니다	기계적 특성 향상
과산화물 첨가	MFI 제어	처리 안정성 향상
최적화를 혼합하십시오	대상 MFI	응용 프로그램 별 속성

폴리머 혼합 특성

처녀 회상 조합

1. 혼합 비율

• 재활용 함량이 높을수록 전체 용융 유량이 크게 증가합니다.

• 전략적 처녀 재료 추가는 원하는 가공 특성을 유지하는 데 도움이됩니다.

2. Windows 처리

• 최적의 혼합 조성분 균형 처리 가능성 및 제품 성능 요구 사항.

• 수정 된 처리 매개 변수는 혼합 재료의 다양한 MFI 수준을 수용합니다.

품질 관리 조치

테스트 프로토콜

1. 정기적 인 모니터링

• 재활용 및 혼합 프로세스 전체에서 체계적인 MFI 테스트를 구현하십시오.

• 품질 보증을 위해 여러 처리주기에서 속성 변경을 추적합니다.

2. 속성 검증

• 확립 된 제품 사양과 정기적으로 혼합 특성을 비교하십시오.

• 프로세스 최적화 및 품질 관리를위한 MFI 수정을 문서화합니다.

최적화 전략

1. 재료 선택

• 분자량 및 분해 수준을 기반으로 한 스크린 수신 재활용 재료.

• 효과적인 혼합 속성 제어를 위해 호환 처녀 폴리머를 선택하십시오.

2. 프로세스 제어

• 추가 열 분해 효과를 최소화하기 위해 처리 온도를 조정하십시오.

• 복합 및 처리 작업 중 전단 조건을 모니터링합니다.

결론

용융 흐름 지수 (MFI)는 중합체 처리 및 품질 관리에서 중요한 역할을합니다. 제조업체가 올바른 재료를 선택하고 생산을 최적화하는 데 도움이됩니다. 분자량 및 처리 조건과 같은 MFI에 영향을 미치는 요인을 이해하는 것은 제품 품질을 향상시키는 데 필수적입니다. 이러한 요소를 조정하면 제조 중에 일관된 결과가 보장됩니다.

폴리머 테스트 절차에 MFI 테스트를 통합하는 것이 생산 효율을 향상시키는 데 핵심입니다. 폴리머가 필요한 표준을 충족하고 실제 응용 분야에서 잘 수행 할 수 있도록합니다. 정기적 인 MFI 테스트는 더 나은 중합체 처리 및 제품 신뢰성을 향한 간단한 단계입니다.

참조 소스

용융 흐름 지수

PPS 플라스틱

플라스틱 분사 성형