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メルトフローレート(MFR、MVR)

メルトフローレートは、溶融プラスチックの流動性の尺度であり、熱可塑性樹脂の品質管理における一般的な指標となります。元々はメルトフローインデックスまたはメルトインデックス(通常はポリエチレン用ですが、さまざまな材料に適用されます)と呼ばれていましたが、今日の標準的な名称はメルトマスフローレートまたはMFRであり、g/10minで表される質量流量(SI単位)です。代替量としては、cm3/10minで表される体積流量(SI単位)があり、メルトボリュームフローレートまたはMVRと呼ばれます。MVRに溶融密度(つまり、溶融状態の材料の密度)を掛けると、MFRが得られます。

一般的なメルトフロー測定器は、コンパクトで使いやすいです。基本的な原理は、熱可塑性樹脂サンプル(元々は顆粒、粉末、またはフレークの形状)を加熱して流動化させ、キャピラリーダイを通ってシリンダーから押し出すことです。押し出しピストンには、通常最大21.6 kgの分銅が負荷されます。MFR(およびMVR)は、材料の種類ごとに定義された温度と負荷の標準条件下で、通常は固定タイプのダイ(内径2.095 mm、長さ8 mm)を使用して取得されます。結果は、条件に大きく依存するため、常に試験条件を明記する必要があります。

MFRおよびMVRは、通常、品質管理ラボおよび生産管理ラボで使用されます。基本的な手順では、押し出された材料の手動タイミング、切断、および計量が行われ、MFRの値が直接得られます。最新の機器で許可されている半自動手順は、ピストン変位の直接測定に基づいており、したがってMVRの値が直接得られます。溶融密度を入力または測定できるため、MFRの結果も得られます。半自動手順では、はるかに高い精度を達成でき、より広範囲の測定可能な流量を保証できます。より高度な方法では、同じテスト中に複数の負荷を適用することを想定しており、それぞれがMFR(MVR)の結果を提供します。これはマルチウェイトテストと呼ばれ、サンプルの追加情報を提供し、粘度のせん断依存性に関する洞察が得られます。シングルウェイトMFRテストは平均分子量と相関させることができ、せん断依存性は分子量分布に依存します。

メルトフローレートは、材料特性の深い理解が必要ない場合に、同じ材料のバッチを比較したり、異なる材料のフロー特性(通常は押し出しプロセス用)を推定したりするための迅速なツールです。真のレオロジー特性評価は、レオメーターによって実行できます。メルトフローレートは(せん断)粘度に反比例しますが、後者を決定するために使用されることはありません(おおよその推定値を与えることができます)。

参考文献:

  • ISO 1133:2005「プラスチック-熱可塑性樹脂のメルトマスフローレート(MFR)およびメルトボリュームフローレート(MVR)の測定」
  • ASTM D1238-10「押出プラスチック試験機による熱可塑性樹脂のメルトフローレートに関する標準試験方法」

試験装置

メルトフロー試験は、インストロンのMF20およびMF30などのメルトフローテスター卓上型マシンで実行されます。これらのマシンは、さまざまなサイズで利用できます。材料に必要な質量の数に応じて、マシンには自動ウェイトリフターを装備できます。

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