ASTM D1238 압출 플라스토미터에 의한 열가소성 플라스틱의 용융 유동성

열가소성 플라스틱 재료 산업에서는 용융 유동성 지수 (Melt Flow Index (MFI))를 품질관리 및 수입검사의  기본 도구로 사용합니다. 이러한 유동성의 측정은 폴리머의 신분증을 보는 것과도 같은 것이며 그 플라스틱의 등급이 필요한 유동성의 범위 내에 들어가는 지를 확인해 주는 것입니다. 이는 폴리올레핀계(polyethylene HDPE, LDPE, LLDPE, polypropylene PP)에 흔히 사용됩니다.

 

ASTM D1238은 녹은 레진을 배럴 내에서의 미리 정해진 온도, 하중 및 피스톤 위치 하에서 시간 측정을 함으로써 표준 다이(2.095 x 8 mm)를 통해 압출하는 속도를 측정하는 것에 대한 내용입니다. 이 표준 규격은 네가지의 시험 절차를 포함하고 있으며 A와 B 절차는 ISO 1133에 해당하며 C절차는 높은 유동성을 지닌 폴리올레핀계와 관련이 있으며 유동성을 줄여주는 절반 크기(길이 및 직경)의 다이를 사용하도록 규정하고 있습니다. 유동성이 높은 샘플들은 재료를 충진하기 전에 삽입하고 피스톤이나 무게추 지지대를 제거하기 전에 제거하는 다이 플러그를 사용하여 시험을 할 수 있습니다.  D절차는 서로 다른 시험 조건 하에서 용융 질량 유량(mass-flow rate (MFR))을 구하기 위해 같은 샘플 충진분에서 다른 무게를 가하는 방법과 관련된 것입니다. 이는 한 시험에서 5개까지 무게추를 가해 줄 수 있도록 디자인된 Multiple Weight Melt Flow Testers를 사용하여 편리하게 시험하실 수 있습니다. 이 장비에서는 저하중에서의 평균 유동성에 대한 고하중에서의 평균 유동성의 비율인 유동성비( Flow Rate Ratio (FRR))를 자동으로 계산하여 줍니다. 이 FRR은 점성거동(rheological behavior)이 재료의 분자량 분포(molecular mass distribution)에 의해 영향을 받는 정도를 나타내는 데 흔히 사용 됩니다.

 

우리는 CEAST MMF Multiweight tester를 이용하여 고밀도 폴리에틸렌 (High Density PE)의 유동특성을 190° C에서 각기 다른 질량 (2.16, 5, 및 21.6 Kg)을 가하여  실험했습니다. 이 장비에는 엔코더와 추를 자동으로 들어서 하중을 가해주기 위한 자동 조작장치를 사용하는 모터식 추 리프터가 장착되어 있으며 정확한 간격으로 압출된 재료를 자동으로 잘라주는 장치도 장착되어 있습니다. 재료를 750N까지 제어해가며 압축해 주기 위한 로드셀 장착 방식은 시험 전에 재료의 연화 정도를 원하는 지점까지 정확하게 모니터링하며 맞춰줄수 있습니다. 재료의 초기 예열 단계는 측정의 재연성에 아주 크게 영향을 미치므로 이는 매우 중요한 요소라 할 수 있습니다. 또한 각 하중에서 가장 높은 정밀도를 얻기 위하여 엔코더를 이용한 50지점에서의 측정을 하도록 권장합니다. 사용자는 다른 하중에서 얻은 용융 질량 유량(mass-flow rate (MFR))을 사용하여 각 하중 조합에서의 Flow Ratio Rate를 계산할 수 있습니다.

 

시험 후에는 자동 배럴 클리닝 장치를 사용하여 장비를 깨끗이 클리닝하여 실험시간을 단축하여 주고 품질 관리 과정을 최적화 시켜주실 수 있습니다. PVC나 불소중합체(Fluoropolymers)와 같은 화학적으로 공격적인 재료를 위해서 특수한 부식 방지 키트(배럴, 다이 및 피스톤)를 전 제품군에서 사용할 수 있도록 개발하였습니다.