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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。這就有點像是使用同樣規格的容器分別裝了清高湯與濃湯,打開出水閥後在同樣時間內流出來的清高湯與濃湯的重量不一樣是類似的道理。基本上越是濃稠的液體,留出來的量就會越少。
MFI: Melt Flow Index
MI: Melt Index
MFR: Melt Flow Rate
MI的量測一般是依據 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,並加熱到規定的溫度後使塑膠或樹脂融化,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,並計算其在10分鐘內押擠出來的塑膠重量。這種測定方式,會針對同一特性的材料(比如PC,ABS,PA)來定義使用套桶的內直徑、荷重、及溫度皆,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。
在實際操作中,我們通常不會真的花10分鐘熔融塑膠來觀察其流動量,因為這樣不但耗時,還會浪費大量的塑膠料,長期執行下來,對塑膠射出廠的成本尤其嚴重。因此,我們通常都只會進行10秒或20秒的測試,並以此來推估10分鐘的流動量。
然而,也因為縮短了時間,量測誤差會相應增大,特別是早期的量測設備幾乎都沒有計時器與自動切料的功能,進一步放大了誤差。此外,測試時間長短得依據實際狀況加以調整,若塑膠流動速度太慢,則需要延長測試時間;若流動速度太快,則必須增加塑膠或樹脂材料的測試量以獲得更準確的數據。
我們之所以可以縮短MI檢測時間的原因,不僅是為了降低檢測成本,還是因為我們檢測MI的主要目的是確認塑膠料進貨品質的一致性,尤其是針對那些經過第三方抽粒混色的塑膠粒。這是為了防止不肖業者在加工過程中可能偷加二次料或更換原料。因此,紀錄每次MI測試的實試條件是一定要的,而且條件一旦確定後,以後所有的測試也都必須在相同條件下進行,以減少量測差異,確保測試結果具有一致性和參考價值。
下圖為 ASTM D1238方法A (Procedure A) 的量測儀器及結構圖。
一般來說,MI值越大,代表該塑膠的黏度越低,分子鏈的長度結也越短。在實際的運用中,MI值常被用來作為塑膠粒(resin)進料檢驗及塑膠射出加工過程中產品品質的檢查與控管;此外,MI值也能用來判斷塑膠射出時是否摻有二次料(re-grinding)之參考;另外,還可作為觀察塑膠膠在注塑或射出(Injection)前後的降解(de-grating)現象的重要參考指標。
我們可以將塑膠想像成由許多長串分子鏈糾結而成的結構,當分子鏈越長時,表示它們之間互相糾結的程度就越厲害,這有點類似線圈彈簧,將越長的線圈彈簧互相放在一起就越容易彼此糾纏,相對地結構也就越牢靠且越難分開,這樣的結構也使得塑膠熔融後的流動速度越慢。相反地,分子鏈較短的塑膠,其熔融狀態下流動性則更佳。
當塑膠經過注塑機高溫加熱與螺旋桿的擠壓後,原本的長分子鏈結可能被破壞或變短。這導致成型後塑膠的MI值通常會比成型前提高約20%至30%(具體數值取決於成型條件與材料特性)。這也解釋了為何一般經過重新染色的塑膠粒,其MI值往往高於未染色的原始塑膠粒。值得注意的是,若塑膠粒由原廠在生產時直接染色,則通常不會存在這種MI值增加的問題,因為此過程中並未經過再次熔融。
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(視成型條件與材料而定)。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。
再來,測試時間的長短也可能影響結果的精確度,如果取樣的時間過短,則容易造成較大的誤差,時間越長其所需要測試的樣品就越多,但相對結果就越客觀。
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 | |
Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) | 230/5.0 220/10 |
230/3.8 |
Acrylonitrile/butadiene/styrene/polycarbonate blends (ABS+PC) | 230/3.8 265/3.8 |
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Cellulose esters | 190/0.325 190/2.160 |
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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) | 125/0.325 125/1.2 190/0.325 190/21.60 310/12.5 |
125/2.16
190/2.16
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Polycarbonate (PC) | 300/1.2 | |
Polymonochlorotrifluoroethylene | 265/21.6 265/31.6 |
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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 (PBT) 285/2.16 (PET) |
210/2.16 |
Poly (phenylene sulfide) (PPS) | 315/5.0 | |
Unplasticized PVC (UPVC) | 175/21.6 |
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延伸閱讀:
- 再談塑膠二次料的品質控管
- 為何塑膠使用回收二次料之後會降解強度會降低
- 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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訪客留言內容(Comments)
// Begin Comments & Trackbacks ?>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!
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!
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。
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?
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
樓主您好,這篇文章真是獲益良多。小弟有一問題請教,請您的回答。
假設我使用塑料A進行製作某一產品,其MI值假設為190/20。
假設今天改變使用塑料B(190/10),其他射出條件皆不改變(模具,溫度,保壓..等等),那可藉由MI值去推算應設定多少射出壓力才可使產品與塑料A是相同的嗎?
謝謝您的回答
工作熊您好,
在D1238中有看到可以測PVC的MI的操作條件,
但我在D1238中有提供另外一個ASTM D3364特別提出測PVC的MI指數測定儀,
所以有點困惑,
想請教您,D1238的 method A可以測PVC的MI指數嗎?
感謝您~
您好,先前的留言有提到
“2.MI只有容許的最大值,沒有所謂的+/-公差。”
能否請教是否有任何資料來源說明是最大值,
在公開的文件上只有說明”TYPICAL VALUE”
因為目前我司的原料商提供的MI測試數據有+/- 30%的誤差
依照業界理論成品20~40%的劣解
光原料誤差就遠超過劣解了,導致整個無法驗證次料的問題
請問一下,因為我們公司是買大陸的機型
他上面說明書的測試方式是
(每30秒取5條的重量加起來再除以5再乘以600S再除以30S)=MI值
但是客戶給的數據跟我實際測試出來得MI完全不一樣,
請問該怎麼找出正確的數值呢?
版主您好:
我想請教一下PA12這支料做MI熔融指數測試時的溫度該設定多少?
我重量是標準的2.16 KG
之前測試過235度C會過水~~流速過快!
再試228度C仍然會過水!
不知道還有沒有比較適合的溫度?!
因為認知上PA12應該是更好的料耐溫應該更好
測出來的結果卻有點不知所措
再麻煩有空指導建議~~謝謝
Jig Chuang
熊哥你好
想請問你一些關於mi的問題,我們是剛要開始的尼龍複合式廠,今天有某新料廠的業務來說他們的新料,有2種黏度不一樣但是物性可以一摸一樣,
但是這樣黏度不一樣不就代表份子結構數量會有差異,流動性跟物性不就也會有差異嗎?
然後他又說如果尼龍新料的mi跟物性強度上,是流動性越好,料的強度就越強,
但是反之我所了解的尼龍再生料是流動性越差強度越好,
想請問新料跟再生料會有這樣差異嗎?
雄哥,您好
請教一下例如原料本色原廠MI標準值為22g/10min
,那我經過染料廠染色之後,一般業界過料管後會
到底是增加30%還是40%?這兩個百分比我都有聽
過,若以30%為例,染色後我所測得的MI值是要在
22g*1.3以下才算合規?那射出成品之後要再測MI
值是要在22g*1.3*1.3以下才算合規?若超過1~2
g就代表不合規嗎?
版主您好:
請問同一支料不同批次生產出來的成品可以透過MFI來判斷廠商是否有換料嗎?
近期發現產品浮纖情況與舊品差異甚大,剛好最近又在試新料,想說廠商會不會試把兩者弄混了,詢問後廠商回覆沒有混料,想說可否將成品送測MFI值來判斷是否為同一支料。
感謝!
版主你好
最近公司重工一批產品,結果發現膠框螺孔都有呈現放射狀的裂痕,我們懷疑供應商有加次料,其成品測出來的MI值都比原料高40%,但供應商說法是美加熱一次,分子就會裂解,MI就會提高,故每次加熱後都必須在*1.4,但這40%是如何來的,供應商說是業界水準,是這樣嗎?又如果真的每次加熱都大於40%能看出是否有加次料嗎?請版主協助指點,謝謝!
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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