پلاستیک های فوم دار به دلیل خواص منحصر به فرد خود مانند چگالی کم، عایق خوب و جذب ضربه بالا به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. نرخ جریان مذاب (MFR) یک پارامتر حیاتی برای ارزیابی فرآیندپذیری پلاستیک‌ها، از جمله پلاستیک‌های کف‌دار است. به‌عنوان تامین‌کننده تست‌کننده‌های سرعت جریان ذوب، درک اینکه چگونه ساختار سلولی پلاستیک‌های فوم‌شده بر نتایج آزمایش این آزمایش‌کننده‌ها تأثیر می‌گذارد از اهمیت بالایی برخوردار است.
ساختار سلولی پلاستیک های فوم دار
پلاستیک های فوم دار با ساختار سلولی مشخص می شوند که می توان آنها را به دو نوع اصلی طبقه بندی کرد: ساختارهای سلولی باز و سلولی بسته. در فوم های سلول باز، سلول ها به هم متصل هستند و اجازه می دهند گاز یا مایع از مواد عبور کند. این ساختار اغلب در کاربردهایی استفاده می‌شود که قابلیت تنفس یا فیلتراسیون مورد نیاز است، مانند برخی از مواد بسته‌بندی و محصولات جاذب صدا.
از طرف دیگر، فوم های سلول بسته دارای سلول های جداگانه ای هستند که به هم متصل نیستند. این نوع ساختار خواص عایق بهتر و استحکام بالاتری را ارائه می دهد و برای کاربردهایی مانند پانل های عایق و دستگاه های شناور مناسب است. اندازه، شکل و توزیع این سلول ها نیز نقش مهمی در تعیین خواص کلی پلاستیک های فوم دار دارند.
اصل کار تسترهای سرعت جریان مذاب
تسترهای نرخ جریان ذوب، مانند ماتستر شاخص جریان ذوب SN - RR1E،صفحه نمایش لمسی Melt Flow Indexer، وتستر شاخص جریان ذوب SN - RR2E، بر اساس اصل اندازه گیری سرعت اکسترود پلیمر مذاب از طریق قالب تحت بار و دمای مشخص عمل می کند. نمونه ای از پلاستیک در یک بشکه گرم شده قرار می گیرد و یک پیستون بار ثابتی را اعمال می کند. سپس پلاستیک مذاب از طریق یک قالب جریان می یابد و جرم یا حجم ماده اکسترود شده در یک زمان معین اندازه گیری می شود.
تأثیر ساختار سلولی بر نتایج آزمایش MFR
باز - فوم های سلولی
فوم های سلول باز می توانند تأثیر قابل توجهی بر نتایج آزمایش MFR داشته باشند. سلول های به هم پیوسته در فوم های سلول باز می توانند به عنوان کانال هایی برای جریان آسان تر پلیمر مذاب عمل کنند. در طول آزمایش MFR، وجود این کانال‌ها ممکن است منجر به سرعت جریان مذاب بالاتر در مقایسه با پلاستیک‌های جامد یا فوم‌های سلول بسته شود.
گاز محبوس شده در سلول های باز نیز می تواند بر رفتار جریان تأثیر بگذارد. با ذوب شدن پلاستیک، گاز ممکن است منبسط یا خارج شود و حفره های اضافی ایجاد کند یا ویسکوزیته پلیمر مذاب را تغییر دهد. اگر گاز به سرعت خارج شود، می تواند باعث شود پلیمر مذاب آزادتر جریان یابد و در نتیجه نرخ جریان مذاب بیش از حد برآورد شود.
علاوه بر این، خواص مکانیکی فوم های سلول باز اغلب کمتر از فوم های سلول بسته است. هنگامی که پیستون در طول آزمایش MFR بار وارد می کند، فوم سلول باز ممکن است راحت تر تغییر شکل دهد، که می تواند بر سرعت جریان نیز تأثیر بگذارد. تغییر شکل می تواند سطح مقطع مسیر جریان از طریق قالب را تغییر دهد و منجر به اندازه گیری نادرست MFR شود.
بسته - فوم های سلولی
بسته - فوم های سلولی سناریوی متفاوتی را ارائه می دهند. سلول های منفرد و غیر مرتبط در فوم های سلول بسته به عنوان مانعی در برابر جریان پلیمر مذاب عمل می کنند. این می تواند حرکت زنجیره های پلیمری را محدود کند و در نتیجه سرعت جریان مذاب کمتری در مقایسه با فوم های سلول باز یا پلاستیک های جامد دارد.
اندازه و توزیع سلول های بسته نیز مهم است. اگر سلول ها بزرگ و به طور مساوی توزیع شده باشند، می توانند مقاومت یکنواخت تری در برابر جریان پلیمر مذاب ایجاد کنند. با این حال، اگر اندازه سلول ناهموار باشد یا سلول ها در مناطق خاصی جمع شده باشند، می تواند باعث تغییرات موضعی در سرعت جریان شود. به عنوان مثال، مناطق با غلظت بالای سلول ممکن است سرعت جریان بسیار کمتری نسبت به مناطق با سلول های کمتر داشته باشند، که منجر به نتایج آزمایش MFR متناقض می شود.
گاز داخل سلول های بسته نیز می تواند بر MFR تاثیر بگذارد. با افزایش دما در طول آزمایش، فشار گاز داخل سلول ها ممکن است تغییر کند. اگر گاز به طور قابل توجهی منبسط شود، می تواند باعث پارگی سلول ها شود که می تواند به طور ناگهانی رفتار جریان پلیمر مذاب را تغییر دهد. این می تواند نتایج آزمون MFR را متغیرتر و تفسیر آن را دشوار کند.
عوامل موثر بر رابطه بین ساختار سلولی و MFR
علاوه بر نوع ساختار سلولی، چندین عامل دیگر نیز می‌توانند بر چگونگی تأثیر ساختار سلولی پلاستیک‌های فوم‌دار بر نتایج آزمایش MFR تأثیر بگذارند.
دما
دما نقش مهمی در تست MFR ایفا می کند. با افزایش دما، ویسکوزیته پلیمر مذاب کاهش می یابد و گاز داخل سلول ها ممکن است با سرعت بیشتری منبسط شود. برای فوم های سلول باز، دمای بالاتر می تواند اثر خروج گاز را افزایش دهد و منجر به افزایش قابل توجهی در سرعت جریان مذاب شود. برای فوم های سلول بسته، دمای بالا ممکن است باعث پارگی سلول های بیشتری شود و در نتیجه تغییر غیرقابل پیش بینی بیشتری در رفتار جریان ایجاد شود.
فشار
فشار اعمال شده در طول آزمایش MFR نیز می تواند با ساختار سلول تعامل داشته باشد. فشار بالاتر می تواند سلول ها را در فوم های سلول باز و بسته فشرده کند. در فوم های سلول باز، این می تواند اندازه کانال های جریان را کاهش دهد و به طور بالقوه سرعت جریان مذاب را کاهش دهد. در فوم های سلول بسته، فشار بالا می تواند باعث فروپاشی سلول ها شود که بسته به میزان فروپاشی و تغییر در مسیر جریان می تواند سرعت جریان مذاب را افزایش یا کاهش دهد.
نوع پلیمر
پلیمرهای مختلف ساختارها و خواص مولکولی متفاوتی دارند که می تواند بر نحوه تعامل آنها با ساختار سلول در طول آزمایش MFR تأثیر بگذارد. برای مثال، پلیمرهای با زنجیره‌های بلند و انعطاف‌پذیر ممکن است راحت‌تر از طریق سلول‌ها در فوم‌های سلول باز جریان پیدا کنند، در حالی که پلیمرهای با زنجیره‌های سفت ممکن است توسط ساختار سلولی در فوم‌های سلول بسته محدودتر شوند.
استراتژی‌هایی برای آزمایش دقیق MFR پلاستیک‌های فوم‌دار
برای به دست آوردن نتایج دقیق آزمایش MFR برای پلاستیک های فوم دار، چندین استراتژی را می توان به کار گرفت.
آماده سازی نمونه
آماده سازی مناسب نمونه ضروری است. نمونه باید نماینده مواد پلاستیکی فوم شده با ساختار سلولی یکنواخت در سراسر آن باشد. مهم است که از نمونه هایی با مناطق آسیب دیده یا غیر یکنواخت خودداری کنید، زیرا این موارد می تواند منجر به نتایج آزمایش نادرست شود.
بهینه سازی شرایط تست
تنظیم شرایط آزمایش، مانند دما و فشار، می‌تواند به به حداقل رساندن تأثیر ساختار سلول بر روی نتایج آزمایش MFR کمک کند. به عنوان مثال، انجام آزمایش در دمای پایین تر ممکن است اثر انبساط گاز و پارگی سلول را کاهش دهد. با این حال، این باید با الزامات برای اطمینان از اینکه پلیمر در حالت مذاب است متعادل شود.
تست های متعدد
انجام چندین آزمایش MFR بر روی نمونه‌های مختلف پلاستیک فوم شده یکسان می‌تواند به توضیح تنوع ناشی از ساختار سلول کمک کند. با در نظر گرفتن میانگین نتایج آزمایش، مقدار MFR قابل اطمینان تری می توان به دست آورد.
نتیجه گیری
ساختار سلولی پلاستیک های فوم دار تأثیر قابل توجهی بر نتایج آزمایش تسترهای سرعت جریان مذاب دارد. فوم های سلول باز و سلول بسته به دلیل ویژگی های منحصر به فرد خود اثرات متفاوتی بر سرعت جریان مذاب دارند. عواملی مانند دما، فشار و نوع پلیمر نیز با ساختار سلولی برای تأثیر بر نتایج آزمایش MFR در تعامل هستند.
ما به‌عنوان تامین‌کننده تست‌کننده‌های سرعت جریان ذوب با کیفیت بالا، پیچیدگی آزمایش پلاستیک‌های فوم‌شده را درک می‌کنیم. ماتستر شاخص جریان ذوب SN - RR1E،صفحه نمایش لمسی Melt Flow Indexer، وتستر شاخص جریان ذوب SN - RR2Eبرای ارائه اندازه گیری های دقیق و قابل اعتماد MFR طراحی شده اند. اگر در زمینه تولید یا تحقیق در زمینه پلاستیک های فوم دار فعالیت می کنید و به تجهیزات دقیق تست MFR نیاز دارید، از شما دعوت می کنیم برای بحث و خرید بیشتر با ما تماس بگیرید.
مراجع
- ASTM D1238 - روش تست استاندارد برای نرخ جریان مذاب ترموپلاستیک ها توسط پلاستومتر اکستروژن.
- ISO 1133 - پلاستیک - تعیین جرم مذاب - نرخ جریان (MFR) و حجم مذاب - نرخ جریان (MVR) ترموپلاستیک ها.
- هان، سی دی (1981). رئولوژی در پردازش پلیمر. مطبوعات دانشگاهی.
