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机台型号:XNR-400D熔体流动速率测定仪(熔融指数仪)
一、概述
XNR-400D熔体流动速率测定仪(熔融指数仪)是按照GB/T3682-2000、ASTM D1238、JB/T5456、ISO1133标准,设计制造的用于测定热塑性塑料熔体质量流动速率(MFR)和熔体体积流动(MVR)的仪器。测定熔体质量流动速率,采用手动和自动取样,天平称量的方式;测定熔体体积流动速率是通过位移传感器和自动计时系统,先测量出活塞移动规定距离所需时间,然后根据公式计算出体积流动速率。两种测定方法的终结果由微型打印机打印出来输出。
该仪器采用彩色触摸屏显示,PLC微控机控制,电路模块化,测量数据准确,操作简单,直观明了,性能稳定可靠,它不仅适用于熔融温度较高的聚碳酸酯(PC)、氟塑料、尼龙等工程塑料,也使用于聚乙烯(PE)、ABS树脂等熔融温度较低的塑料测试,广泛应用于塑料生产、塑料制品、石油化工等行业以及大专院校、科研单位、商检部门。
二、主要技术参数与工作条件:
1、主要技术参数
(1)挤压出料部分:
口模内径 Φ2.095±0.005mm
口模长度 8.000±0.025 mm
料筒内径 Φ9.550±0.007 mm
料筒长度 152±0.1 mm
活塞杆头直径 9.474±0.007 mm
活塞杆头长度 6.350±0.100 mm
(2)试验负荷质量(八级)
级别 | 质量kg | 重量N | 组 成 |
1级 | 0.325 | 3.187 | 活塞杆+砝码托盘 |
2级 | 1.200 | 11.77 | 0.325+0.875砝码 |
3级 | 2.160 | 21.18 | 0.325+1.835砝码 |
4级 | 3.800 | 37.26 | 0.325+3.475砝码 |
5级 | 5.000 | 49.03 | 0.325+ 4.675砝码 |
6级 | 10.000 | 98.07 | 0.325+4.675砝码+5.000 |
7级 | 12.000 | 122.58 | 0.325+4.675 +5.000+ 2.500 |
8级 | 21.600 | 211.82 | 0.325+0.875+1.835+3.475+4.675+ 5.000+ 2.500+2.915 |
活塞杆、组合砝码质量的相对误差均不大于±0.5%
(3)时间范围:0~999s
(4)温度控制范围:50~450℃
准确度:±0.2℃ 分辨率:0.1℃
(5)传感器测量范围0~40mm 精度±0.05mm
(6)时间测量范围:0~999.99s 精度±0.1s
(7)外形尺寸:(长×宽×高)550×370×600mm
(8)重量(kg):主机25kg 砝码21.6kg
2、工作环境条件:
(1)环境温度为10℃~40℃;环境相对湿度为30%~80%;周围
无腐蚀性介质,无较强的空气对流;周围无振动、无较强的磁
场干扰。
(2)在稳固的基础上正确地安装并调至水平
(3)工作时无强磁场干扰,空气无强对流;
(4)电源:220V±10% 50Hz
三、原理与结构
熔体流动速率仪实际上是一种塑料挤出机,它是在规定温度条件
下,用高温加热炉使被测物达到熔融状态。这种熔融状态被测物在规
定的砝码的负荷重力下,通过一定内径的小孔(即口模)进行挤出试
验。熔体流动速率仪就是指热塑性塑料在一定的温度和压力下,熔体
每10min通过标准口模的质量或体积。前者被称为熔体质量流动速率
(MFR),单位:克/10min。后者为熔体体积流动速率(MVR),单位:
立方厘米/10min。
熔体流动速率不是聚合物的基本性质,它只表征聚合物熔体流动
性能。通过对它的测量,可以了解聚合物分子量及其分布,交联程度,
加工性能等。
本仪器由以下六个部分组成:
阻,通过温控器模块电路处理后,PLC微控机根据设定温度与炉内实际温度求出系统偏差,利用PID算法求出输出量,转换成调功方式控制,通过控制固态继电器每秒钟导通的次数来控制温度。
器触片、支架、锁紧螺母等组成。在测定熔体体积流动速率时用此装置,使用时,将传感器杆上的触片放于1号砝码的引杆头上进行测量,试验完成后,松开锁母,将其旋转到熔炉的后侧,并锁紧。
关数据输入到仪器内,计算机经过计算后将测定结果由打印机打印出试验结果。
四、仪器的安装与调节
为了便于仪器的包装以及防止在运输过程中零部件的损伤,在仪
器装箱时,将有些零、部件单独包装,仪器到货开箱后,先按装箱单
所注明的名称、数量把箱内的主机、零部件、各种附件、技术资料等
清点准确,如有不符请及时与生产厂家联系。当检查无损、无误后将
仪器置于稳固的工作台上。
操作方法:1、把联接口模挡板的推拉杆向炉体内推入,从料筒的
上端口向下看,可看到口模挡板,已将料筒的下端口径挡住约三分
之二,
2、然后把水准仪从料筒的上端口插入料筒,观察水准仪里的水准泡,
调节仪器基础部分中的四个调节螺杆将水准泡调到中间位置(这
样做的目的是使料筒达到铅垂状态,以免活塞引起过分的摩擦及在重
的负荷下弯曲)。取下水准仪
注意:在调节仪器期间,仪器不允许通电,否则将烧坏水准仪。
五、测定方法及操作步骤
调节仪器完毕,即可装入口模进行测试。
1、熔体质量流动速率(MFR)的测定
1.1装入口模
用口模清理棒穿入口模孔中,从料筒的上端口装入口模,并用装料
杆将其压到与口模板接触为止。
1.2将活塞杆(一级砝码)从料筒的上端口放入料筒中。
1.3插上电源插头,打开电源开关。
点击“触摸进入>>”进入下面界面
点击“质量法”方框进入试验界面
“温度设定”设定恒温温度,点击“温度设定”右面的方框弹出数字键盘,输入所需要的温度,范围为50~400℃,超出范围提示错误,正确后点击“Enter”数字键盘关闭,温度设定右面的方框变成设定的温度
“实际温度”显示的是炉内的实时温度。
“取样时间”设定刮料的时间间隔,点击“取样时间”右面的方框弹出数字键盘,输框变成设定的时间。正确输入后点击“Enter”数字键盘关闭。
“试验计时”显示的是试验所需要的时间,范围为0~999.9,单位为秒。点击“试验开始”后开始记时,完成试验次数后停止。
“取样次数” 设定刮料取样的次数,点击“试验次数”右面的方框弹出数字键盘,输入所需要的次数,范围为0~5,正确后点击“Enter”数字键盘关闭,试验次数右面的方框变成设定的刮料的次数。
★ 试验参数在关机后将自动保存,下次试验参数相同时无须再次输入。
“试验开始”点击后变成底色是红色的“试验停止”,刮料电机将按照设定时间和试验次数完成切料动作,完成后“试验停止”又变成“试验开始”。
“开始加热”点击后变成底色是红色的“停止加热”,炉体开始加热,如需停止加热点击“停止加热”,“停止加热”又变成“开始加热”。
“试验结果”点击后进入到试验结果界面,在下节有说明。
“返回”点击后返回到试验选择界面。
1.4试验参数设定好,点击“开始加热”,当达到恒温点以后弹出如下提示窗口
恒温15分钟以后将此窗口点击关闭,取出活塞杆,用装料斗将试样(颗粒或粉末)装入料筒,用装料杆压实,装料过程要在1分钟内完成,然后将活塞杆再装入料筒中。
当温度恢复到设定温度加减0.5℃时,可把试验所需砝码(负荷)加到活塞杆上。
1.5挤出样条的切取:
当活塞杆下降到下环形标记与铜导套上平面平齐时,点击 “试验开始”,并将取样盘放在出料口的下方,此时刮刀转动一次,刮刀切下的的样条不可用,之后每隔设定的时间自动切取一次,直至达到取样次数为止。在整个的取样过程中,要保证能切取到无气泡的样条3~5个。当活塞降到上环形标记与铜导套上表面相平时,停止样条的切取。即:取样应在活塞杆上的两个环形标记间的进行。
1.6测定结果的打印输出:
样条冷却后,用天平(0.001精度)分别称其质量,取其平均值。点击“试验结果”,进入到下面试验结果界面:
点击“试验负荷”右面的方框弹出数字键盘,输入所加的负荷数值,正确后点击“Enter”,键盘关闭。
点击“试样平均质量”右面的方框弹出数字键盘,输入所称试样的平均质量数值,正确后点击“Enter”,键盘关闭。
输入试样平均质量后,MFR将自动计算出数值。
点击“打印”方框,打印机将测定结果打印输出。
点击“返回”可返回到质量法试验界面。
在此界面点击“时钟设定”可进行年、月、日、时、分、秒的校正。
计算熔体质量流动速率(MFR)的公式如下,单位g/10min。
MFR( θ、mnom)=tref·m/t
式中: θ—试验温度
mnom—试验负荷kg
tref—参比时间(10min)S (600s)
m—切段的平均质量g
t—取样时间间隔S
取2位有效数字表示计算结果,并记录所使用的试验条件,如:190/2.16(即:试验温度/试验负荷)。
2、熔体体积流动速率(MVR)的测定
试验方法:根据GB/T3682标准所述,先“测量活塞移动规定距离所需的时间”,然后求得熔体体积流动速率值。如果被测试样的熔体质量流动速率值>1g/10min,≤20g/10min时,则测量活塞移动5mm所需的时间,被测物的熔体质量流动速率>20 g/10min时,测量活塞移动10mm所需的时间。
操作步骤
2.1在试验方法选择界面点击“体积法”方框进入到下面界面,此界面为体积法试验界面;
2.2输入“温度设定”、“位移设定”、“试验次数”( 如果已知材料的熔融密度可将数值输入,在试验结果中不输入所切下的试样的质量,即可计算出MFR的值),此界面“温度”框显示的是炉内的实时温度。试验参数全部设定完成,点击“开始加热”, “开始加热”变成“停止加热”,当达到恒温点以后弹出提示窗,恒温15分钟之后将此窗口点击关闭,取出活塞杆(一级负荷),将事先准备好的试样用装料斗和装料杆逐次装入并压实在料筒中,装料过程要在1分钟内完成,然后将活塞杆再放入料筒中。
当温度恢复到设定温度加减0.5℃时,松开位移传感器支架上的锁紧母。
将位移传感器盒转至仪器右侧,把位移传感器滑动块轻轻提起到上端,将1号砝码的引杆头压在触片的磁铁上(使触片与砝码一同向下运动),随后锁紧锁紧母使传感器盒固定。
2.3当活塞杆上的下环形标记距铜导套上表面8~10mm处时,点击 “位移清零”及 “试验开始”. “试验开始”变成 “试验停止”,如下。要注意使触片位于传感器盒开口的中间,以防止触片与传感器盒产生磨擦。
(四)试验结果的测定和打印输出:
当测试后,点击“试验结果”方框进入下面界面
此界面为试验结果界面,体积法试验的MVR已自动计算出数值,将“试验负荷”、“横截面积”(输入0.711)“试样平均质量”输入,熔融密度和MFR自动计算出数值,如熔融密度已知不需输入平均质量MFR将自动计算出。点击“打印”方框仪器开始打印试验结果,打印机将打印出熔体质量流动速率数值是有效的。
★ 仪器在关机后将自动保存上次的试验参数和试验结果。
附:(1)计算熔体体积流动速率(MVR)的公式,单位:立方厘米/10分钟。
MVR( θ、mnom)=A·tref·L/t
式中:
θ—试验温度℃
mnom—试验负荷kg
A—活塞和料筒的截面积平均值(等于0.711平方厘米)
tref—参比时间(10min)S(600s)
t—各个测量时间的平均值S
L—活塞移动规定距离(0.635cm或2.54cm)
(2) 利用下面公式计算熔体质量流动速率(MFR),单位g/10min
MFR( θ、mnom)=A·tref·L·P/t
式中:θ—试验温度℃
mnom—试验负荷kg
A—活塞和料筒的截面积平均值(等于0.711平方厘米)
tref—参比时间(10min)S(600s)
t—各个测量时间的平均值S
L—活塞移动规定距离(0.635cm或2.54cm)
(3)熔融密度
在计算出MVR值后,再乘以P即得出MFR值。P为熔体在测量温度下的密度,单位:克/立方厘米。
P=m/0.711L
m—称量测得的活塞移动L厘米时挤出的试样平均质量。
至此,两种测定方法介绍完毕。
六、测试后的清理
(1)测试完成后,挤出余料,取下砝码。带上事先准备好的手套,拿下导套,取出活塞杆趁热将其擦拭干净;
注意: 在做体积法试验结束时,请先把位移传感器滑动块磁铁与一级砝码的引杆头分开, 将位移传感器盒移至仪器后侧.
(2)把推拉杆向外拉出,用装料杆轻轻压出口模,并立即用口模清理棒捅出孔内的试料,再用棉布将口模孔、外表擦净,之后将装料干擦净;
(3)把纱布(或布)缠绕在料筒清洗杆上,擦拭料筒,反复擦拭直至干净为止;
(4)关闭仪器电源开关,拔下电源插头。
七、注意事项
(1)测试前要检查刮刀是否调好,调试方法是:装上口模、活塞杆、导套,把所需的试验负荷加到活塞杆上后调整刮刀,使其刀口与口模平行相切,并能顺利的通过为止。此外要注意及时磨削用钝的刀口。
(2)装料完成后,要用装料杆压实,以防产生气泡。
(3)清理和测试操作中应带手套,以防烫伤。
(4)做完试验必须及时清理干净(料筒、口模、活塞等),保持仪器清洁,以免影响下次测试结果。
(5)仪器所需的单相三芯插座(200V、5A )的接地极一定要牢固接地。
(6)正常工作中,若炉温大于400℃,则软件保护,中断加热并发出报警。
(7)本机采用液晶触摸屏一定要保持屏面的清洁,用手指点击时要轻击,不要用力过大以免造成屏幕的损坏。
试验参考指南
MFR/(g/10min) MVR/(cm3/10min) | 料筒中样品质量 g | 挤出物切断时间间隔 s |
>0.1,≤0.15 | 3—5 | 240 |
>0.15,≤0.4 | 3—5 | 120 |
>0.4,≤1 | 4—6 | 40 |
>1, ≤2 | 4—6 | 20 |
>2, ≤5 | 4—8 | 10 |
>5d | 4—8 | 5 |
a如果测得的数值小于0.1g/10min(MFR)或大于0.1cm3/10min,(MVR)建议不测熔体流动速度。MFR>100 g/10min时,仅当计时器的分辨率为0.01s且使用方法B时,才可以使用标准口模。或者,在方法A中使用半口模 b当材料密度大于1.0g/cm3时,可能需增加试样量。低密度试样用少的试验量。 c样量是影响试验重复性的重要因素,因此需要将试样量的变化控制在0.1g以减少试验间的差异。 d测定MFR>10g/10min的试样时,为获得足够的准确度,要怎麽进一步提高测量时间的精度并且选用更长的切断时间间隔,什麼使用方法B e当使用半口模时,应适当增加试样量以弥补口模减少的体积,所需额外试样的体积约为0.3cm3。 f切断时间间隔应满足挤出料条的长度在10-20mm之间,在此条件下操作,特别是对于测量挤出切断时间间隔较短的高MFR试样时,有时可能无法实现。采用更长的时间间隔可以减少试验误差。仪器分辨率对误差的影响根据仪器的不同而不同,可通过不确定度预估分析来进行评估。 |
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