용융 흐름 지수는 용융된 플라스틱의 유동성을 측정하는 척도이며, 열가소성 수지의 품질 관리를 위한 대표적인 지표입니다. 원래는 용융 흐름 지수 또는 용융 지수(일반적으로 폴리에틸렌에 사용되었으나, 다양한 재료에 적용됨)라고 불렸으며, 오늘날 표준 명칭은 용융 질량 흐름 지수(MFR)로, (SI 단위로) g/10분으로 표시되는 질량 흐름입니다. 다른 양으로는 (SI 단위로) cm3/10분으로 표시되는 부피 흐름이 있으며, 이를 용융 부피 흐름 지수(MVR)라고 합니다. MVR에 용융 밀도(즉, 용융 상태의 재료 밀도)를 곱하면 MFR이 됩니다.

일반적인 용융 흐름 측정 장비는 작고 사용하기 쉽습니다. 기본 원리는 열가소성 시료(원래는 알갱이, 분말 또는 플레이크 형태)를 가열하여 유동성 있게 만든 다음, 모세관 다이를 통해 실린더 밖으로 흐르도록 강제하는 것입니다. 압출 피스톤에는 일반적으로 최대 21.6kg의 추(dead weights)가 장착됩니다. MFR(및 MVR)은 각 재료 유형에 대해 정의된 표준 온도 및 적용 하중 조건에서, 일반적으로 고정된 유형의 다이(내경 2.095mm, 길이 8mm)를 사용하여 얻어집니다. 결과는 항상 시험 조건을 명시해야 합니다. 왜냐하면 결과가 해당 조건에 크게 의존하기 때문입니다.

MFR과 MVR은 일반적으로 품질 관리 연구실과 생산 관리 연구실에서 사용됩니다. 기본 절차는 압출된 재료의 수동 타이밍, 절단 및 중량 측정을 포함하며, 이를 통해 직접 MFR 값을 얻습니다. 최신 장비에서 가능한 반자동 절차는 피스톤 변위의 직접 측정을 기반으로 하므로, 직접 MVR 값을 제공합니다. 용융 밀도는 입력하거나 측정할 수 있으며, 따라서 MFR 결과도 얻을 수 있습니다. 반자동 절차는 훨씬 더 높은 정확도를 달성하고 더 넓은 범위의 측정 가능한 유량을 보장할 수 있습니다. 더 진보된 방법은 동일한 시험 동안 여러 하중을 적용하는 것을 포함하며, 각 하중은 MFR(MVR) 결과를 제공합니다. 이를 다중 하중 시험이라고 하며, 시료에 대한 추가 정보와 점도의 전단 의존성에 대한 통찰력을 제공합니다. 단일 하중 MFR 시험은 평균 분자량과 상관관계가 있을 수 있으며, 전단 의존성은 분자량 분포에 따라 달라집니다.

용융 흐름 지수는 재료 특성에 대한 깊은 이해가 필요하지 않을 때, 동일한 재료의 배치(batches)를 비교하거나 다른 재료의 유동 특성(일반적으로 압출 공정용)을 추정하는 데 유용한 빠른 도구입니다. 진정한 유변학적 특성 분석은 레오미터를 통해 수행할 수 있습니다. 용융 흐름 지수는 (전단) 점도에 반비례하지만, 점도를 결정하는 데 사용되지는 않습니다(대략적인 추정치만 제공할 수 있습니다).

참고 자료:

• ISO 1133:2005 "플라스틱 - 열가소성 수지의 용융 질량 유량(MFR) 및 용융 부피 유량(MVR) 측정"
• ASTM D1238-10 "압출 플라스토미터를 이용한 열가소성 수지의 용융 흐름 속도 표준 시험 방법"

시험 장비

용융 흐름 시험은 Instron의 용융 흐름 시험기 탁상형 장비인 MF20 및 MF30에서 수행됩니다. 이 장비들은 다양한 크기로 제공됩니다. 재료에 필요한 추의 개수에 따라, 장비에는 자동 추 리프터가 장착될 수 있습니다.