Melt Volume Rate

Wskaźnik szybkości płynięcia to parametr opisujący płynność stopu tworzywa termoplastycznego w ściśle określonych warunkach pomiaru. Jest stosowany jako szybka, porównawcza informacja o właściwościach przetwórczych materiału, m.in. przy kwalifikowaniu granulatów, compoundów, regranulatów oraz przy doborze tworzywa do technologii przetwórstwa.

W praktyce spotyka się skrót MFI od ang. Melt Flow Index. W zapisie technicznym bardziej jednoznaczne jest jednak rozróżnienie, czy wynik podano jako wskaźnik masowy MFR, czy objętościowy MVR.

MFR i MVR

Wskaźnik szybkości płynięcia może być wyrażany na dwa podstawowe sposoby:

• MFR (Melt Mass-Flow Rate, często także Melt Flow Rate) – masowy wskaźnik szybkości płynięcia, czyli masa stopionego tworzywa wypływająca przez kapilarę plastometru w określonym czasie i warunkach badania; wynik podaje się w g/10 min.
• MVR (Melt Volume Rate) – objętościowy wskaźnik szybkości płynięcia, czyli objętość stopionego materiału wypływająca przez kapilarę plastometru w określonych warunkach; wynik podaje się najczęściej w cm³/10 min.

Oznaczanie wykonuje się według normy PN-EN ISO 1133 / ISO 1133. Wynik zależy od warunków oznaczenia, dlatego powinien być podawany razem z temperaturą badania oraz zastosowanym obciążeniem. Porównywać należy tylko wartości uzyskane w tych samych warunkach.

Pomiar

Badanie wskaźnika płynięcia wykonuje się za pomocą plastometru. W uproszczeniu polega ono na uplastycznieniu próbki tworzywa i pomiarze ilości stopu przepływającego przez dyszę lub kapilarę o ustalonych wymiarach w zadanej temperaturze i pod określonym obciążeniem. Pomiar można wykonywać m.in. na granulacie, proszku albo rozdrobnionych fragmentach gotowego wyrobu.

Metoda należy do podstawowych badań właściwości przetwórczych tworzyw. Pozwala orientacyjnie ocenić, czy materiał będzie odpowiedni np. do formowania wtryskowego, wytłaczania folii, rur, płyt lub innych wyrobów, ale nie zastępuje pełnej charakterystyki reologicznej i użytkowej materiału.

Znaczenie technologiczne

Wskaźnik szybkości płynięcia jest jednym z ważnych parametrów kontroli jakości surowców termoplastycznych. Informuje o zachowaniu stopu w danych warunkach i pomaga porównywać materiały tego samego typu. W kartach materiałowych oraz opisach handlowych często służy do rozróżniania gatunków przeznaczonych do różnych technologii.

Przykładowo na rynku polipropylenu gatunki do formowania wtryskowego mogą być opisywane zakresem MFI/MFR, a w przypadku polietylenu dostępność określonych gatunków bywa odnoszona do wartości MFI. Dla regranulatów LDPE/LLDPE stosowanych do wytłaczania folii stabilny wskaźnik szybkości płynięcia ma znaczenie dla przewidywalnego zachowania tworzywa na linii, ograniczania wahań grubości oraz utrzymania właściwości mechanicznych gotowych wyrobów.

Interpretacja wyniku

Wyższa wartość MFR lub MVR oznacza zwykle łatwiejsze płynięcie stopu w danych warunkach pomiaru, a niższa – większą lepkość stopu. Nie oznacza to jednak, że jedna wartość jest uniwersalnie lepsza od innej. Odpowiedni zakres zależy od rodzaju polimeru, technologii przetwórstwa i wymagań wobec wyrobu.

Przy interpretacji wyniku należy uwzględnić zwłaszcza:

• rodzaj polimeru i jego odmianę handlową,
• temperaturę badania i zastosowane obciążenie,
• czy wynik podano jako MFR, MVR, czy ogólnie jako MFI,
• obecność napełniaczy, dodatków, barwników lub zanieczyszczeń,
• pochodzenie materiału: surowiec pierwotny, recyklat, regranulat, przemiał,
• planowaną technologię przetwórstwa i wymagania dla wyrobu.

Wskaźnik szybkości płynięcia jest więc użytecznym parametrem porównawczym, ale nie powinien być traktowany jako samodzielna miara jakości tworzywa.

MFI w recyklingu

W recyklingu mechanicznym wskaźnik szybkości płynięcia jest szczególnie istotny, ponieważ odpady tworzyw mogą różnić się składem, czystością i historią przetwórczą. Podczas kolejnych cykli przetwarzania poliolefin może dochodzić do degradacji makrocząsteczek, spadku masy cząsteczkowej i wzrostu wskaźnika szybkości płynięcia. Zmienia to zakres możliwych zastosowań regranulatu.

Utrzymanie powtarzalnego MFI/MFR jest jednym z elementów stabilizacji jakości materiałów wtórnych. W praktyce stosuje się m.in. dobór strumieni surowca, sortowanie, łagodniejsze warunki przetwarzania, filtrację stopu oraz dodatki procesowe ukierunkowane na stabilizację płynięcia, ograniczanie żeli, poprawę barwy lub redukcję zapachu.