ГОСТ 11645-2021 — показатель текучести расплава термопластов

Показатель текучести расплава термопластов характеризует способность расплавленного полимера проходить через капилляр при заданных температуре и нагрузке. По ГОСТ 11645-2021 определяют два показателя: ПТР по массе (MFR) и ПТР по объему (MVR). Метод применяют прежде всего для контроля качества термопластов, сравнения материалов и оценки стабильности их свойств. В нормативной терминологии ГОСТ используется название «экструзионный пластометр». На сайте «Эталон-Профит» соответствующее оборудование представлено как пластомеры серии ИИРТ. Поэтому далее в статье используем термин «пластометр» применительно к методике ГОСТ, а «пластомер» — когда речь идет о продукции компании. Сам стандарт рекомендует применять экструзионный пластометр типа ИИРТ или другого типа, соответствующий установленным требованиям.

Что определяют по ГОСТ 11645-2021

Стандарт устанавливает два метода определения показателя текучести расплава термопластов при заданных значениях температуры и нагрузки.

Суть метода определения текучести расплава

Испытание проводят в экструзионном пластометре. Навеску термопласта помещают в вертикальную экструзионную камеру, где материал нагревается до заданной температуры. На расплав воздействует поршень с установленной нагрузкой, в результате чего материал выдавливается через калиброванный капилляр. При определении MFR регистрируют массу последовательно отсекаемых отрезков экструдата. При определении MVR измеряют перемещение поршня либо время его перемещения на установленное расстояние. Таким образом, принцип испытания для обоих методов одинаков: нагрев материала → воздействие заданной нагрузки → прохождение расплава через капилляр → регистрация результата. Различается способ измерения конечного показателя.

Подготовка материала к испытанию

Результат испытания зависит не только от оборудования, но и от подготовки термопласта. В экструзионную камеру загружают подготовленную навеску материала, после чего расплав выдерживают при установленной температуре. ГОСТ предусматривает загрузку образца массой от 3 до 8 г в зависимости от предполагаемого значения показателя текучести расплава и выбранных условий испытания. Время загрузки должно быть ограничено, чтобы минимизировать попадание воздуха в материал. После загрузки требуется выдержка расплава перед началом измерения. Для отдельных полимеров условия подготовки могут отличаться. Поэтому температуру, нагрузку, время предварительного прогрева и интервал измерения выбирают по нормативной документации на конкретный материал.

ВАЖНО! Нельзя переносить условия испытания одного термопласта на другой только на основании одинакового типа полимера. При выборе режима учитывают марку материала, наличие наполнителя, ожидаемый диапазон ПТР и требования документации на продукцию.

Оборудование для определения ПТР

Основным прибором является экструзионный пластометр — установка, которая должна обеспечивать поддержание заданной температуры испытания и создание установленной нагрузки на расплав. Конструкция включает экструзионную камеру, нагреватель, поршень, систему грузов и капилляр. Для метода MVR дополнительно требуется система измерения перемещения поршня.

В каталоге «Эталон-Профит» такое оборудование называется пластомерами серии ИИРТ. Такая формулировка сохраняет привычное для каталога название продукции, тогда как в описании методики используется нормативное «экструзионный пластометр». При подборе прибора важно учитывать не только возможность поддержания требуемой температуры, но и диапазон нагрузок, тип определяемого показателя, конструкцию капилляра и способ регистрации результата.

Экструзионная камера, поршень и капилляр

Экструзионная камера должна обеспечивать стабильные условия нагрева и иметь геометрические характеристики, соответствующие требованиям стандарта. Внутри камеры перемещается поршень, на который устанавливается заданная нагрузка. Капилляр является одним из ключевых элементов системы. Через него расплав выходит из камеры, поэтому его длина, диаметр, состояние поверхности и соответствие установленным требованиям непосредственно связаны с воспроизводимостью измерений. В процессе эксплуатации необходимо контролировать состояние камеры, поршня и капилляра, своевременно удалять остатки материала и не допускать повреждения рабочих поверхностей.

Как проходит испытание

Последовательность испытания можно представить следующим образом:

• Подготавливают и взвешивают материал;
• Проверяют чистоту камеры, поршня и капилляра;
• Устанавливают необходимые условия температуры;
• Загружают материал в экструзионную камеру;
• Устанавливают поршень и требуемую нагрузку;
• Выдерживают материал при заданной температуре;
• Запускают измерение MFR или MVR;
• Регистрируют массу экструдата либо перемещение поршня;
• Рассчитывают показатель текучести расплава;
• Оформляют результат испытания.

При определении MFR из капилляра через установленные интервалы времени получают отдельные отрезки экструдата, которые взвешивают. При MVR регистрируют перемещение поршня или время его перемещения на заданное расстояние. MFR удобен для контроля количества материала, проходящего через капилляр за установленное время. MVR позволяет оценивать объемный расход расплава и особенно полезен при сравнении материалов, различающихся содержанием наполнителя. При известной плотности расплава показатели могут быть взаимно пересчитаны. Однако для корректного пересчета необходимо знать плотность именно при условиях испытания.

Температура и нагрузка при испытаниях

Температура и нагрузка являются основными параметрами метода. Их задают в соответствии с нормативной документацией на конкретный термопласт. Если специальные указания отсутствуют, используют рекомендуемые условия, приведенные в приложениях к ГОСТ 11645-2021. Система нагрева должна поддерживать температуру в зоне экструзионной камеры с требуемой стабильностью. Особенно важно это для материалов с высокой температурой плавления или чувствительностью к перегреву. Изменение температуры или нагрузки способно существенно изменить показатель текучести, поэтому при сравнительных испытаниях условия должны оставаться одинаковыми.

Практические рекомендации

• Выбирать режим по материалу. Температуру и нагрузку определяют по документации на конкретный термопласт;
• Контролировать состояние капилляра. Загрязнение или повреждение рабочей поверхности может повлиять на результат;
• Соблюдать время загрузки и прогрева. Это особенно важно для воспроизводимости результатов;
• Не смешивать MFR и MVR. Это разные способы определения показателя текучести расплава;
• Учитывать плотность при пересчете. Перевод MFR в MVR и обратно возможен при наличии корректного значения плотности расплава;
• Следить за температурой. Даже небольшое изменение режима может повлиять на текучесть термопласта;
• Проверять нагрузку. Комплект грузов должен соответствовать выбранным условиям испытания;
• Автоматизировать обработку при серийных испытаниях. Это упрощает расчет и оформление протоколов.

Часто задаваемые вопросы

Что определяет ГОСТ 11645-2021? Стандарт устанавливает методы определения показателя текучести расплава термопластов по массе (MFR) и по объему (MVR) при заданных температуре и нагрузке.

Что такое экструзионный пластометр? Это прибор, в котором расплавленный термопласт продавливается через капилляр под действием заданной нагрузки при контролируемой температуре.

Почему на сайте используется слово «пластомер»? «Пластомер» — название оборудования в каталоге «Эталон-Профит». В терминологии ГОСТ 11645-2021 используется название «экструзионный пластометр». Оба обозначения в статье используются в своем контексте.

Чем MFR отличается от MVR? MFR определяют по массе экструдата и выражают в г/10 мин. MVR определяют по объему и выражают в см³/10 мин.

Можно ли пересчитать MFR в MVR? Да, если известна плотность расплава материала при температуре и давлении испытания.

Какой прибор нужен для испытания по ГОСТ 11645-2021? Используют экструзионный пластометр, обеспечивающий заданную температуру и нагрузку. Для MVR дополнительно требуется измерение перемещения поршня.

Действует ли ГОСТ 11645-2021? Да. Росстандарт указывает ГОСТ 11645-2021 как действующий; стандарт введен в действие в России с 1 сентября 2022 года. Для работы следует учитывать зарегистрированные поправки.

Заменяет ли статья официальный текст ГОСТ? Нет. Для проведения испытаний необходимо использовать официальную актуальную редакцию стандарта и документы системы менеджмента лаборатории.

Подбор оборудования для испытаний по ГОСТ 11645-2021

Специалисты ООО «Эталон-Профит» помогут подобрать экструзионный пластомер ИИРТ-400А или другую модификацию оборудования для определения показателя текучести расплава с учетом типа термопласта, требуемых условий испытания, метода MFR или MVR и задач лаборатории. Для предварительного подбора достаточно предоставить сведения о материале, предполагаемом диапазоне ПТР, температуре и нагрузке испытания, а также о необходимом способе регистрации результата.