塑膠 MFI/MI/MFR (熔体指數/熔融指數)

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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;另外,還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糾結而成,當分子鏈越長時,表示它們互相糾結的程度就越利害,相對的就越牢靠,塑膠後的流動速度也會越慢;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檢測,會發現其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)。另外,要提醒一下,MI值檢測時與濕度會有直接影響,檢測前一定要依照塑膠粒的規格要求乾燥除濕。

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

》回【塑膠射出】首頁


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)
MFI與塑膠二次料/回收料的關係 (MFI & Re-grinding resin)
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。

請教版主:
既然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,那是否有其它規格可以比較不同塑料間的流動性高低或是分子大小?
謝謝 ~~

Kwang;
MI之所以不能拿來比較不同型號的塑膠原料是因為各家塑膠的配方都不同,不能以偏而論,塑膠粒的廠商也不會以別人的MI來當作是自己的MI。
所以說MI基本上還是可以比較不同塑膠間的流動性高低,不過如果是不同特性的塑膠MI值就不太能參考,記使只用黏度也不好比較,因為個塑膠的熔融溫度不一,如果你用不同的溫度來比較又不客觀。
想要量測分子的大小應該有更精密的儀器材是,這些物性的量測都只能當參考。

MI值依據測試時的國際標準測法(請參考塑膠物性表),有不一樣的MI值;而MI值依據測試時的國際標準測法有標準測試儀器。

MI值的控制是否有其必要則需要深入討論。

以塑膠成型件來說,重點是做出來的成型件是否能滿足這個零件的規格需求。除非MI值波動的影響對這個零件來說很敏感,才需要做這個值的重點管制,甚至訂出MI值的公差,否則在量不足以要求供應商的情況下,無法做有效的進料管制,而且有太多因素足以影響MI值的實驗測定。

有必要才要求,要求並非不能做到,要花多少成本,做到什麼效果才可以。

如果確認是MI值太敏感會影響產品,代表這個零件在評估時射出參數有效視窗太窄,不適合量產,建議換料或是從成型機台、成型參數等其他影響因素做變更,以提高量產性。

個人經驗與淺見,請斟酌使用,謝謝。

SK;
謝謝你的經驗分享,我同意MI值的管控並不能直接代表塑膠料進料的機械特性品質。
只是從各種客觀的因素考慮,MI值管控確是目前所能找到的最佳管控條件,跟其他的機械特性比較起來(耐衝擊、伸長能力),它不需要花費太多的塑膠粒材料,也不需要太昂貴的測試設備就可管控。

如果以IQC的角度,我不能同意你更多。

請問PVC也有MI值嗎??

阿抓;
只要是可以融化成為液體的塑膠都可以量測到MI,所不同的是如果塑膠融化後的黏度很低,像水一般,MI將會非常難以量測,因為流動快,所以測試的時候一下子就流光了,可能無法精確量測到單位時間內流出多少塑膠,目前規格中並未列出PVC的量測標準,所以有可能得降低荷重與溫度,請注意溫度一定要高於塑膠的熔融溫度才行。
另外,MI值無法拿來比較不同公司所生產的塑膠粒或是不同性質的塑膠,它只能拿來跟自己比較,也就是拿來比較同樣材料的問題批與良品批的MI,所以塑膠廠最好在進料檢驗時就抽檢塑膠粒來料的MI,這樣比較能管控品質。

那我了解了,謝謝大大

DEAR 工作熊 你好:
請問那裡可以找到NYLON回潮作業方式(蒸煮、浸止、灑水)及回潮後的測試規範?

DEAR 工作熊 您好:

想請問MI值測試
送測樣品需要多少公克才能測試呢?
謝謝~~~

Ben;
10g肯定是不夠的,建議多準備一些,有時候也不只測一次,而且不同塑膠所需要的量也稍有不同。MI值基本上就是量測有多少塑膠流下來,所以如果你看到 MI值為20就表示10分鐘內有10g 重的塑膠流了下來,只是大部分人都沒有實際用到10分鐘,而改用1分鐘或2分鐘來量測並換算成10分鐘,這個時間越長應該越準確,時間越短誤差就越大。

阅读介绍MI溶体流动指数。清楚明了又易懂。感恩!大陆的台商王铁咀上

因ASTM D1238 未寫出LCP的MI值,想請問MI值還能從哪些文件或文獻得知!?還是必須得送檢測單位才能得知呢!?

Smile;
MI值一般可以請公正單位檢測,在台灣SGS有在檢測。
我必須說明MI值並沒有一定的數字標準,重要的是檢驗標準,每次檢驗都要依照相同標準,這樣測出來還有參考價值。
因為各家塑膠粒的廠商,所生產的塑膠粒都會有些許的配方不同與差異,
以同樣的ABS為例,不是一個MI值就可以通吃,MI通常要以各家塑膠粒廠商所提供的標準為準。
所以你的LCP最好可以請塑膠粒的原廠提供MI值與測試條件,這樣才能有依據。

HDPE,我要找不同品牌料但MI相似的料. 我發現HDPE的MI每家給的測試數據不同,如何比對不同品牌的HDPE料的MI?
190/21.60, 190/2.16, 190/5 的MI值可互相換算嗎?

George;
不同品牌之間的MI值沒有比較的意義,只有自己跟自己比較才有意義。
MI值不是標準,它只能說是是一種參考數值。
不同條件下的MI值也很難換算。你所列出來的MI測試標準每個重量都不同,所以不能比較。

DEAR 工作熊 您好:

請問玻璃纖維(切股)會影響塑膠的融熔指數ㄇ?如果會有哪些原因ㄋ?

LIU;
不太清楚【切股】是什麼?
玻璃纖維其實是蠻好的觀察指標,通常也分長纖與短纖,如果這些纖維經過射出機的導螺桿後會有纖維斷裂的問題,那麼MI肯定會變大。
也許我誤會你的問題。

切股,亦稱股段,由紗股切製而成;可作為熱固性或熱塑性塑膠的強化材(Chopped Strand)。因為有客戶反映玻纖與樹脂混鍊射出會影響融熔指數,所以想請教板大有這方面的知識ㄇ???

LIU,
個人沒有切股的經驗,但是將玻纖與其他樹之混鍊本來就會有MI改變的問題,因為玻纖與樹脂的MI本來就就不同,互相糾結的程度也會因樹脂的不同而有所差異,MI就會有所不同。
重要的是混鍊後的機械特性是否可以符合要求,確認符合要求了,再來確認MI值的問題才是比較實際的。請記住MI值僅是管控同一樹膠料的品質使否一致,而不是檢驗標準。以上為個人見解。

DEAR 工作熊 您好:
請問ISO1133與ASTM-D1238規範,因為規範不同,會影響其測試結果嗎?
數據差異會很大嗎?

御史;
影響MI數值的因素不外乎,溫度、荷重、測試時間、測試機台出嘴口大小,不同的規範當然會自造成不同的MI值,而且數值可能很大也可能很小。所以檢驗時最好使用同一標準。

請教版主: 最近公司的一個產品有發生斷裂的情況, 而且斷裂的位置並不在結構最脆弱的部分, 詢問生產的射出廠也說不出確實原因. 想請教版主, 是否方便告知email信箱, 我把斷裂照片傳給你看下, 是否可以判斷大概可能的原因? 純供參考, 無所謂正不正確問題.

不知是否可以幫忙?

謝謝你.

黃R

Jack;
我的電子郵件可以在部落格的右上角找到其圖示,按下去就會開啟電子郵件軟體。
如果不想找,就直接打部落格網址加@gmail.com也可以。
不過真的別抱太大期望,一般由照片是很難看出來的。
會有局部脆化的問題,看看模溫有沒有過熱,烘料除濕是否完全,
染色料就要看對方混料是否完全,當然包含二次料是否充分混和。

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