L'indice de fluidité à chaud est une mesure de la facilité d'écoulement du plastique fondu et représente un indice typique pour le contrôle qualité des thermoplastiques. Initialement appelé indice de fluidité ou indice de fusion (généralement pour le polyéthylène, mais appliqué à divers matériaux), la désignation standard actuelle est débit massique à l'état fondu ou MFR, qui est un débit massique exprimé (unités SI) en g/10 min. Une autre quantité est le débit volumique exprimé (unités SI) en cm3/10 min, appelé débit volumique à l'état fondu ou MVR. Le MVR multiplié par la masse volumique à l'état fondu (c'est-à-dire la masse volumique du matériau à l'état fondu) donne le MFR.

Les instruments typiques de mesure de l'indice de fluidité à chaud sont compacts et faciles à utiliser. Le principe de base est qu'un échantillon thermoplastique (initialement sous forme de granulés, de poudre ou de paillettes) est rendu fluide par chauffage et forcé de s'écouler d'un cylindre à travers une filière capillaire. Le piston d'extrusion est chargé de poids morts, normalement jusqu'à 21,6 kg. Le MFR (et le MVR) sont obtenus dans des conditions standard de température et de charge appliquée, définies pour chaque type de matériau, et normalement en utilisant un type de filière fixe (diamètre intérieur 2,095 mm, longueur 8 mm). Le résultat doit toujours préciser les conditions d'essai car il en dépend fortement.

Le MFR et le MVR sont généralement utilisés dans les laboratoires de contrôle qualité et les laboratoires de contrôle de la production. La procédure de base prévoit un chronométrage, une découpe et une pesée manuels du matériau extrudé, ce qui donne directement une valeur de MFR. Les procédures semi-automatiques autorisées par les instruments modernes sont basées sur des mesures directes du déplacement du piston, ce qui donne donc directement une valeur de MVR. La masse volumique à l'état fondu peut être saisie ou mesurée, et par conséquent, les résultats du MFR sont également obtenus. Les procédures semi-automatiques peuvent atteindre une précision beaucoup plus élevée et garantir une plage plus large de débits mesurables. Des méthodes plus avancées prévoient l'application de plusieurs charges pendant le même essai, chacune donnant un résultat MFR (MVR). C'est ce qu'on appelle un essai multi-poids et il donne des informations supplémentaires sur l'échantillon, avec un aperçu de la dépendance de la viscosité au cisaillement. Un essai MFR à poids unique peut être corrélé à la masse moléculaire moyenne, tandis que la dépendance au cisaillement dépend de la distribution de la masse moléculaire.

L'indice de fluidité à chaud est un outil rapide pour comparer des lots du même matériau ou pour estimer les propriétés d'écoulement de différents matériaux (généralement pour les processus d'extrusion), lorsqu'une compréhension approfondie des propriétés du matériau n'est pas requise. Une véritable caractérisation rhéologique peut être effectuée au moyen de rhéomètres. L'indice de fluidité à chaud est inversement proportionnel à la viscosité (de cisaillement), mais n'est pas utilisé pour déterminer cette dernière (peut donner juste une estimation approximative).

Références :

• ISO 1133:2005 « Plastiques — Détermination de l’indice de fluidité à chaud (MFR) et de l’indice de fluidité volumique à chaud (MVR) des thermoplastiques »
• ASTM D1238-10 « Méthode d’essai standard pour les indices de fluidité à chaud des thermoplastiques par plastomètre à extrusion »

Équipement d'essai

Les essais d'indice de fluidité à chaud sont effectués sur des machines de table d'essai d'indice de fluidité à chaud telles que les MF20 et MF30 d'Instron. Ces machines sont disponibles dans une variété de tailles différentes. Selon le nombre de masses nécessaires pour votre matériau, les machines peuvent être équipées d'un élévateur de poids automatique.