塑膠 MFI/MI/MFR (熔体指數/熔融指數)

塑膠的『熔融指數』又稱『熔体指數』,是指在一定的荷種(Kg)及溫度(°C)下,一定時間(10分鐘)經過一定直徑的管子所流出來的融膠重量(克數)。MI值越大,表示塑膠的流動性越佳;反之,則流動性越差。

MFI: Melt Flow Index
MI: Melt Index
MFR: Melt Flow Rate






MI的量測一般是根據 ASTM D1238 所規範的方法測得。它的原理是將塑膠或樹脂放入一固定內直徑的金屬套筒中,並加熱使塑膠或樹脂融化後,再給予一定的荷重於活塞上,利用活塞上的重量將已熔融的塑膠從一小孔中押擠出來,並計算其押擠出來的塑膠重量。這種測定方式,因為對同一材料而言,其套桶的內直徑、荷重、及溫度皆固定,所以除了可以測試MI之外,還可以用來順便測定熔融密度、黏度、剪切速率、剪切應力…等。

實際應用時一般都不會真的花10分鐘讓塑膠流動下來,而是取10秒鐘或20秒鐘來推估10分鐘可能留下來的量。

下圖為 ASTM D1238方法A (Procedure A) 的量測儀器及結構圖。

MFI量測儀
MFI_measurer01

一般來說,MI值越大,代表該塑膠的黏度越小,分子也越小。在實際的運用上,MI值可以用來當做塑膠粒(resin)進料檢驗及塑膠射出加工過程中產品品質之檢查;也可用來檢查塑膠射出時是否摻有二次料(re-grinding)的參考";也可用來解釋塑膠注塑/射出(Injection)前後的降解(degrating)現象。

我們可以想像塑膠是由很多長串的分子鏈結糾結而成,當分子鏈越長時,表示它互相糾結的程度就越利害,也就越牢靠,塑膠後的流動速度就會越慢;當塑膠被加溫後經過注塑機時,會被機器中的螺旋桿打斷其分子鏈結,所以成型後的塑膠如果再拿去做一次MI時,其MI通常會比成型前要高大約20~30%(視成型條件而定),這也說明了為什麼一般染過色的塑膠粒,其MI值會比未染色的塑膠粒要高一些,塑膠粒廠自行染色例外,因為其生產塑膠粒時就已經染好顏色了,沒有重新的問題。

如果是摻雜有二次料的塑膠,成型後拿去做 MI,其 MI值通常會比成型前的塑膠粒要高大約50%以上(視成型條件而定)。

下表示節錄自 ASTM D1238關於 M I測試的材料、溫度、及荷重條件:

材料 °C/Kg

°C/Kg

Acetals (copolymer and homopolymer) 190/2.16  
acrylics (壓克力) 230/1.2
Arcylonitrie-butadiene-styrene (ABS) 230/5.0
220/10
230/3.8
Arcylonitrile/butadiene/styrene/polycarbonate blends (ABS+PC) 230/3.8
265/3.8
Cellulose esters 190/0.325
190/2.160
Ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer 271.5/2.16
Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer 297/5.0
Nylon PA66(尼龍) 275/0.325 275/5.0
Nylon PA6(尼龍) 235/2.16 235/1.0
235/5.0
Perfluoro (ethylene-propylene) copolymer 372/2.16
Perfluoroalkoxyalkane 372/5.0
Polycaprolactone 125/2.16 80/2.16
Polychlorotrifluorethylene (PCTFE) 265/12.5
Polyether sulfone (PES) 380/2.16
343/2.16
360/10
Polyethylene (PE) 125/0.325
1250/1.2
190/0.325
190/21.60
310/12.5
125/2.16

190/2.16
190/10

Polycarbonate (PC) 300/1.2
Polymonochlorotrifluoroethylene 265/21.6
265/31.6
Polypropylene 230/2.16
Polyphenyl sulfone (PPSU) 365/5.0 380/2.16
Polystyrene (PS or HIPS) 200/5.0
230/3.8
230/1.2
190/5.0
Polysulfone (PSU) 343/2.16 360/10
Polyterephthalate 250/2.16
285/2.16
210/2.16
Poly (phenylene sulfide) (PPS) 315/5.0
Unplasticized PVC (UPVC) 175/21.6

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延伸閱讀:
MFI與塑膠二次料/回收料的關係 (MFI & Re-grinding resin)
七個方法教你如何判度塑膠廠是否添加了二次料 (Re-grind resin)
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為何塑膠使用回收二次料強度會降低

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Comments

以PE 為例,有下列不同條件 應以哪ㄧ組為大家所通用?為何要定如此多不同條件呢?

Polyethylene (PE) 125/0.325
1250/1.2
190/0.325
190/21.60
310/12.5 125/2.16
190/2.16
190/10

為何PE會有這麼多的條件?我想是因為PE的材質特性差異很大的緣故吧!建議你向原塑膠粒供應傷索取機械特性表,或直接要到MI值,裡面就會有測試的條件,基本上你應該要使用廠商的條件來測試,這樣才可以有一致的資料。
有些時候如果溫度設定太高,或壓力太大,塑膠粒會像流水一樣,一下子就全部流光,根本來不及計算時間;有些時候又會有流不出來的問題,所以真的因不同廠牌的塑膠粒而有不同的測試條件。

請教版主:我們公司使用兩家廠商HDPE料但是卻有2種MI值『熔融指數』控管標準,且未提供控管的範圍值,我們如何訂定,感謝協助,問題整理如下。
問題一:兩家以上廠商『熔融指數』控管標準如何訂定,如果每家廠商都有自己的標準,該如何和客戶端解釋差異呢?(A家:1.7、B家:3.8)。
問題二:『熔融指數』控管供控管的範圍值(正負公差)如何訂定。
問題三:EVA、HDPE、LDPE、LLDPE有何差異(MI值)及產品適用的選擇性呢?
※感謝您撥空指導,感激不盡!

ROCK;
1. 基本上不同公司所生產的相同塑膠料一定會有不同的MI值,因為其配方不一樣,所以MI值也就會有所不同。除非叫的都是同一家公司的同一支料,否則無法採用一樣的MI標準。建議貴公司針對不同公司的塑膠料作不同的MI控制。如果塑膠料來自染整廠,MI的控制就更重要了。
2. MI只有容許的最大值,沒有所謂的+/-公差。
3. 不同塑膠產品的MI值都會不一樣,MI值基本上會根據塑膠不同的添加物而有所變動,所以MI值的控制只能針對單一塑膠型號,也就是控管同樣一支塑膠料每批進貨時的品質一致性。

感謝版主的指導:
針對MI值我司同一個供應商提供3批貨品都不同(1.7、1.8、1.6),而第三檢測單位檢測為1.8(單一值),那我如何制定管控值。

Rock;
我想你可能對MI值有點誤會,每一批塑膠料進貨的時候其MI值都一定會有些許的變化,我所瞭解的是塑膠粒的原廠,比如說Sabic(前GE)一定會在其規格書中定義MI值最大不可以超出多少,還會註明測試的條件。所以你應該跟塑膠粒的原廠要到其規格書,才能知道其MI的規格是多少,而不是自己定義MI。

請教版主:
又要麻煩您,相關問題如下說明:
1.聯塑烯(HDPE)的FDA(美國食品既藥物管理局)需要檢測哪些項目(可以附上中文說明嗎)。
2. RoHS六種有害物質(鉛Pb,鎘Cd,汞Hg,六價鉻Cr6+,多溴二苯醚PBDE,多溴聯苯PBB),我的原料(HDPE)及射出(壓模)後成品,控管的規範及項目是否一樣。
※感謝您撥空指導,感激不盡!

Rock;
1. 這個我不清楚耶!
2. 原則上原料(HDPE)及射出(壓模)後成品管控的項目應該一樣,但也要控管製程中沒有這些標示的元素,另外有些客戶好像要得到SGS之類的背書。

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