塑膠MFI值偏高的可能原因

最近有朋友問到一個問題:「同樣一支塑膠料的製成品,為什麼MFI的值檢測出來有時候差異那麼大?可是塑膠廠商又非常堅持他們沒有添加二次料?」

之前曾經跟大家介紹過塑膠射出強度的品質控制可以控制塑膠粒(resin)的MFI(Melt Flow Index,又稱為Melt Index,或Melt Flow Rate)值。另外,如果發生塑膠製品脆裂或強度不足時,我們最先檢測的也是MFI值,因為MFI是最便宜的塑膠製品品質初步檢測依據,但目前只能當作參考,不是直接證據。

相關閱讀:塑膠熔融指數(MFI)與二次料(re-grinding)的關係

就我個人的瞭解,塑膠MFI會出現超規的原因有下列幾種可能性:







  1. 塑膠粒是否重新抽粒或染色。
    塑膠抽粒染色如果不是在原廠就容易出現MFI值升高的問題。
    相關閱讀:
    塑膠染色改性及抽料程序(resin property change)
  2. 回收料或二次料(re-grind)加太多。
    這個題目我已經寫過好幾篇文章了。
    相關閱讀:
    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
  3. 待測MFI的塑膠原料未根據各項塑膠要求做到烘乾去濕的作業。
    有些塑膠對於濕氣特別敏感,比如說PC料,這些塑膠原料如果沒有根據要求做烘烤去濕的前置作業就直接做 MFI,就有可能發生一些一想不到的結果。
  4. 使用不同的MFI測試機台或是使用不同的測試條件。
    這最常發生在不同的場地或不同的實驗室之間,因為場地不同,所以所使用的測試儀器通常也不一樣,如果沒有做好校正(Calibration),測試出來的結果就會不一樣。另一個需要注意的地方是溫度設定荷重,雖然 ASTM D1238 有規定溫度及荷重,但有時候塑膠熔融後的液體不是流速太快,要不然就是流不出來,所以測試者經常會自行改變溫度及荷重,以致造成差異。
    還有一點是時間的設定,ASTM D1238  一般規定10分鐘流出的塑膠總重量當作標準,但大部分的測試者經因為某些理由,如原料不足、節省時間、節省經費…等,縮短了測試的時間,有些只做了1分鐘,甚至30秒,就以此當作基礎來當作10分鐘,並乘上一定的倍數,這個應該要在測是的時候加以說明。
  5. 烘料太久或是在停留在射出機的料管(barrel)中太久,造成塑膠粒降解(degrading)。
  6. 射出機的溫度設定過高,造成塑膠粒降解(degrading)。
  7. 射出機的螺桿速度設定過快,造成塑膠粒降解(degrading)。
    塑膠通常為長鏈分子所形成,而射出機通常都使用螺桿來推擠液態的塑膠成為絲狀,而這一過程極有可能將原本塑膠的長分子鏈打斷成為較短的分子鏈,讓原本容易糾纏在一起的塑膠分子變得比較脆弱。


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延伸閱讀:
再談塑膠二次料的品質控管
塑膠設計基礎觀念-牆壁厚度
塑膠件色差問題探討(plastic discolor)


訪客留言內容(Comments)

抽粒或染色如果在同一地點,就查射出廠倉庫領料數量就知道有沒有加回收料。
如果抽粒或染色是外送加工,或許射出廠就是背黑鍋。
射出廠一定都會解釋”絕不加回收料”,最後結果大多數都是有”加回收料”。
只是要用心力去找出證據。
以前為了找到成品不良原因曾請材料原廠協助分析,從開始著手到找出原因花了將近2個月。
不良原因分析在品管與PE是很辛苦的工作。
從事這2種工作的人除了專業還需要耐心與細心。
加油!!

我記得曾經有一個塑膠射出廠的離職工程師告訴我,現在的射出廠如果不添加二次料,根本就不可能有賺頭,因為石油漲到美金100元,可是塑膠射出料又不准人家漲。
一分錢一分貨,但就算再貴的東西也可能有假貨,不可不慎。

就我所碰到的現象,我的理解如下:
塑膠原料經過成形加工,其MFI值會因為溫度、壓力、摩擦、剪熱、轉速 等因素造成分子的破壞,使得分子量減少、分子鏈斷,造成其流動性加快,所以其MFI值就會變高。
MFI值經過加工之後,以PC-ABS的材料而言,經驗值基本上其變化程度是1.0~1.4倍為較合理範圍,影響的因素:模具、設計圖、原料、成形條件。
以原料來說,在模具、設計圖、成形條件沒有問題的基本條件下,其原材MFI值越低,經過加工後,其變化也越少,原料值越高,其加工後MFI值也越高,但其最高值應該控制在1.4倍之內。
要注意的是:如果原料值在中間,而加工後(成形)的MFI值在1.4倍左右,是需要檢討原因,因為如果當原料出現偏上限,那加工後(成形)的MFI值就會超過1.4倍,除非以後控制原料值。

經驗有限~希望對大家有助益

Johnson;
很好的解析及看法!

依個人和塑膠原料廠打交道的經驗,類似成型廠次料有無加入問題,塑料原廠坦言很難用MFI去抓,建議較正確做法就是提供疑似有問題成型製品送給原廠做:1.分子量分析,2.FT-IR 傅利葉轉換紅外線頻譜分析.等測項,輔以物性實驗(如抗拉測試,衝擊測試等)方可精準判斷出有無次料混雜問題.MFI 只能做較粗略性的判斷.提供個人工作經驗,期望對你有工作上幫助.

不少廠商使用較陽春的melt indexer,必須人工截斷擠出的膠料,在高MFI的材料容易有量測誤差過大的狀況,ISO 1133-2005的文件也有提到這個狀況,當MFI大於25時,人工截斷是不建議的,需使用可自動量測的機台,才會有比較好的量測再現性

不好意思,有個小疑問,塑膠(尤其是PE、PP)雖然基本上是長鏈的,但是單純要用鏍桿去把碳與碳之間的單鍵打斷似乎不太容易…

Alnwick;
是的!理論上導羅敢不應該切斷塑膠的常分子鏈,但是速交熔融被推擠的過程中,不排除有這個機會,否則塑膠就可以重複一直用都不會有回收料的問題了。


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