شاخص جریان مذاب (MFI)

شاخص جریان مذاب یا MFI چیست؟ دانستن این شاخص در صنعت پلیمر چه اهمیتی و کاربردی دارد؟ این خاصیت مواد پلیمری چگونه شناسایی می‌گردد؟ دستگاه اندازه‌گیری شاخص MFI چگونه عمل می‌کند؟ آیا MFI مواد بازیافتی نیز اندازه‌گیری می‌شود؟

شاخص جریان مذاب یا MFI چیست؟

برای شناسایی خواص فرایندی پلیمرها، آزمایشات گوناگونی در آزمایشگاه‌های معتبر انجام می‌گردد. یکی از مهم‌ترین آزمایشات شاخص جریان مذاب (mold flow index) یا MFI است. این شاخص میزان جریان‌پذیری ماده پلیمری در حالت مذاب یا به عبارتی سهولت جریان مذاب یک پلیمرگرمانرم را نشان می‌دهد که اهمیت بسیاری در مراحل تولید و کاربرد نهایی دارد.

در این آزمایش جرم پلیمری که در مدت زمان ١٠ دقیقه از طریق یک لوله مویین با قطر و طول مشخص تحت یک نیرو و دمای معین خارج می‌شود، اندازه گیری می‌گردد. بدین ترتیب، واحد اندازه‌گیری شاخص جریان مذاب gr/10 min است و دما و نیرویی که آزمایش تحت آن صورت گرفته نیز اهمیت دارد.

استانداردهای مرجع مورد استفاده در این آزمایش معمولا ASTM D1238 و  ISO1133است.

مقدار MFI پلیمر تابعی از جرم مولکولی آن است. هرچه مقدار MFI بیشتر باشد، پلیمر دارای وزن مولکولی کمتر و زنجیره هایی با طول کوتاه تر است در نتیجه گرانروی کمتری دارد و مذاب پلیمری روان‌تر به جریان درمی‌آید و در دمای پایین‌تری فرآیند می‌گردد.

شاخص جریان مذاب هم برای مواد نو و هم بازیافتی اهمیت دارد زیرا ویژگی‌های محصول تولیدی تحت تأثیر قرار می‌دهد، در انتخاب نوع فرآیند اهمیت دارد و همچنین کمک می‌کند تا از پایه پلیمری مناسب استفاده شود و از گرید و پایه اشتباه در ساخت پلیمر استفاده نگردد.

روش کار دستگاه اندازه‌گیری شاخص MFI

نمونه آزمایشی می‌تواند به شکل پودر، گرانول و یا قطعات کوچک فیلم یا محصول نهایی باشد. با توجه به ماهیت ماده مورد آزمون، درجه حرارت و وزنه مناسب از استانداردهای مربوطه مشخص می‌گردد. حداقل 15 دقیقه پس از رسیدن دمای دستگاه به دمای آزمون، 3 تا 8 گرم از مواد اولیه با استفاده از قیف مخصوص وارد سیلندر دستگاه می‌شود، سپس مواد به وسیله یک میله و به صورت دستی متراکم می گردد تا حباب های هوای محبوس و فضای خالی بین نمونه ها خارج گردد. سپس پیستون و بعد وزنه بر روی آن قرار می‌گیرد. 5 دقیقه زمان پیش گرم در نظر گرفته می شود تا مواد به دمای تنظیم شده رسیده و ذوب گردند.

نمونه تحت دما و نیرویی که از طرف وزنه بالای آن اعمال می شود قرار می گیرد و مذاب از یک روزنه (Die) با ابعاد مشخص که در انتهای دستگاه تعبیه شده است خارج می گردد. هر چقدر ویسکوزیته بالاتر باشد، مواد مذاب در زمان کوتاه تری عبور و جریان می یابد. میزان مذاب خارج شده در زمان های معین که قابل تنظیم است توسط کاتر خودکاری برش خورده و در نهایت همه تکه های بریده شده به صورت تکی وزن و وزن میانگین اندازه گیری می شود و بر زمان کات نمونه ها تقسیم و در عدد 10 ضرب می گردد تا نتیجه به صورت g/10 min  بیان گردد. در شکل زیر  شماتیکی از این دستگاه دیده می شود.