Portata del Flusso Fuso (MFR, MVR)

La portata del flusso fuso è una misura della facilità del flusso di plastica fusa e rappresenta un tipico indice di controllo della qualità dei materiali termoplastici. Originariamente chiamato Indice di fluidità del Fuso o Indice di Fusione (tipicamente per polietilene, ma applicato ad una varietà di materiali), la designazione standard oggi è la portata del flusso di massa fusa o MFR, che è un flusso di massa espressa (unità SI) in g/10min. Una quantità alternativa è la portata espressa (unità SI) in cm3/10min, chiamato Portata del Flusso del Volume fuso o MVR. MVR moltiplicata per la densità della fusione (cioè densità del materiale allo stato fuso) dà MFR.

I tipici strumenti del Flusso fuso sono compatti e facili da usare. Il principio fondamentale è che un campione termoplastico (originariamente in forma di granuli, polvere o fiocchi) è reso fluido dal riscaldamento e costretto a fuoriuscire da un cilindro attraverso una matrice capillare. Il pistone di estrusione viene caricato con pesi morti, solitamente fino a 21,6 kg. MFR (e MVR) vengono ottenuti in condizioni standard di temperatura e di carico applicato, definiti per ogni tipo di materiale, e normalmente utilizzando una matrice di tipo fisso (diametro interno 2,095 millimetri, lunghezza 8 mm). Il risultato deve sempre specificare le condizioni di prova perché ne è fortemente dipendente.

MFR e MVR sono tipicamente utilizzati nei laboratori di controllo di qualità e nei laboratori di controllo della produzione. La procedura di base prevede una temporizzazione manuale, taglio e pesatura del materiale estruso, dando direttamente un valore di MFR. Le procedure semi-automatiche utilizzate da strumenti moderni si basano su misurazioni dirette di spostamento del pistone, di conseguenza, essi danno direttamente un valore di MVR. La densità della fusione può essere digitata o misurata, e quindi i risultati si ottengono anche MFR. Le procedure semiautomatiche possono raggiungere una precisione molto maggiore e garantire una più ampia gamma di portate misurabili. Metodi più avanzate prevedono l'applicazione di carichi diversi durante la prova stessa, ciascuno dando un risultato MFR (MVR). Questo è chiamato prova multipeso e fornisce ulteriori informazioni sul campione, con alcune informazioni sulla dipendenza della viscosità dal taglio. Una prova MFR a singolo peso può essere correlata con la massa molecolare media, mentre la dipendenza dal taglio dipende dalla distribuzione della massa molecolare.

La velocità del flusso di fusione è uno strumento rapido per confrontare lotti dello stesso materiale o per valutare le proprietà del flusso di materiali diversi (tipicamente per processi di estrusione), quando una profonda comprensione delle proprietà dei materiali non è richiesta. Una caratterizzazione reologica vera può essere effettuata mediante reometri. La portata della fusione è inversamente proporzionale alla viscosità (taglio), ma non viene utilizzata per determinare il secondo (può fornire solo una stima approssimativa).

Riferimenti

  • ISO 1133:2005 "Materie plastiche - Determinazione della Portata della Massa Fusa (MFR) e Portata del Volume Fuso (MVR) dei materiali termoplastici"
  • ASTM D1238-10 "Metodo di prova standard per portate di materiali termoplastici fuse dal Plastometro di Estrusione"