Le temperature di prova MFR standard dipendono dal tipo di resina fluoropolimerica: 372°C per PFA e FEP, 297°C per ETFE, 265°C per THV e 237°C per PVDF. Il PTFE richiede una precisazione importante: il PTFE convenzionale ad alto peso molecolare generalmente non produce un flusso di fusione misurabile durante i test MFR standard, sebbene le micropolveri di PTFE possano essere valutate a circa 372°C secondo le procedure applicabili.
Utilizzare la temperatura ASTM D1238 specifica per la resina piuttosto che un'impostazione universale. I risultati MFR sono significativi solo quando la temperatura, il carico, le dimensioni della filiera e la procedura di condizionamento sono standardizzati per lo specifico fluoropolimero.
Temperature MFR standard per tipo di fluoropolimero
PFA
Il perfluoroalcossi (PFA) viene comunemente testato a 372°C. Il tasso di flusso risultante fornisce un'indicazione indiretta della viscosità allo stato fuso e aiuta a distinguere i gradi per l'estrusione, lo stampaggio e altre applicazioni di lavorazione allo stato fuso.
FEP
Anche il fluoruro di etilene propilene (FEP) viene comunemente testato a 372°C. Poiché il FEP è lavorabile allo stato fuso, il test MFR può essere utilizzato per il confronto tra i gradi di resina e per scopi di controllo del processo.
ETFE
L'etilene-tetrafluoroetilene (ETFE) viene solitamente testato a 297°C. Questa temperatura più bassa riflette il comportamento di lavorazione dell'ETFE rispetto ai materiali perfluorurati a temperatura più elevata.
THV
Il THV, un terpolimero di tetrafluoroetilene, esafluoropropilene e fluoruro di vinilidene, viene comunemente testato a 265°C. Il suo MFR è utile per confrontare i gradi lavorabili allo stato fuso destinati all'estrusione, ai tubi e ai componenti stampati.
PVDF
Il polivinilidene fluoruro (PVDF) viene solitamente testato a 237°C. L'MFR misurato può aiutare a valutare la consistenza della resina e a selezionare i gradi per componenti di movimentazione di fluidi resistenti agli agenti chimici e apparecchiature di laboratorio.
Micropolveri di PTFE
Le micropolveri di PTFE possono essere elencate con una temperatura di prova di circa 372°C, ma ciò non deve essere considerato equivalente al test MFR standard della resina PTFE convenzionale. È necessario verificare il metodo esatto e le specifiche del prodotto perché il comportamento del PTFE differisce sostanzialmente da quello dei fluoropolimeri lavorabili allo stato fuso.
Perché il PTFE richiede un trattamento speciale
Il PTFE convenzionale non scorre come un termoplastico
Il PTFE ad alto peso molecolare normalmente non scorre attraverso una filiera standard per melt-indexer dopo la fusione. La sua viscosità allo stato fuso è estremamente elevata, quindi il test MFR convenzionale è generalmente inadatto.
Viene utilizzata invece la viscosità apparente o di scorrimento allo stato fuso
Il comportamento allo stato fuso del PTFE viene comunemente valutato utilizzando la viscosità apparente allo stato fuso o la viscosità di scorrimento (melt creep viscosity), riportata in poise. Un provino di PTFE stampato e sinterizzato viene sottoposto a un carico di trazione definito a temperatura elevata e viene misurato il suo tasso di allungamento.
Il risultato del PTFE non è direttamente confrontabile con l'MFR
La viscosità di scorrimento allo stato fuso del PTFE e l'MFR sono misurazioni diverse con unità e procedure diverse. Non dovrebbero essere confrontate numericamente come se rappresentassero lo stesso test.
Cosa indica l'MFR
L'MFR è una misura indiretta della viscosità allo stato fuso
L'MFR misura la massa di polimero che scorre attraverso una filiera specificata durante un intervallo di tempo definito. Un MFR più elevato indica generalmente una viscosità allo stato fuso inferiore, mentre un MFR inferiore indica generalmente una viscosità superiore.
Il peso molecolare influenza il risultato
Al diminuire del peso molecolare del polimero, la viscosità allo stato fuso diminuisce tipicamente e l'MFR aumenta. La degradazione termica può quindi produrre un aumento apparente dell'MFR attraverso la scissione della catena polimerica.
Le decisioni di lavorazione dipendono da più fattori oltre all'MFR
L'MFR può supportare la selezione della resina per estrusione, stampaggio a compressione e altre operazioni di lavorazione, ma dovrebbe essere considerato insieme alla stabilità termica, al peso specifico, alle proprietà meccaniche e alle specifiche del grado del produttore.
Comprendere i compromessi
La temperatura deve corrispondere alla resina
L'utilizzo di una temperatura di prova errata può produrre risultati fuorvianti e rendere non validi i confronti tra i gradi di resina. Un valore misurato a 237°C per il PVDF, ad esempio, non dovrebbe essere confrontato direttamente con un valore misurato a 372°C per PFA o FEP.
La degradazione può distorcere la misurazione
I fluoropolimeri possono subire una degradazione termica dipendente dal tempo a temperature elevate. Un tempo di permanenza eccessivo o un riscaldamento ripetuto possono ridurre il peso molecolare e aumentare artificialmente il tasso di flusso misurato.
L'ASTM D1238 non elimina i requisiti specifici del grado
L'ASTM D1238 stabilisce un quadro generale per i test di fluidità allo stato fuso, ma la specifica della resina applicabile può definire i requisiti di temperatura, carico, filiera, condizionamento e reportistica. La scheda tecnica del fornitore del materiale e lo standard di prodotto vigente dovrebbero avere la precedenza quando specificano condizioni diverse.
Fare la scelta giusta per il proprio obiettivo
Utilizzare la temperatura come punto di partenza, quindi verificare la condizione di prova completa per lo specifico grado di resina.
- Se il focus principale è PFA o FEP: Utilizzare 372°C per la misurazione MFR standard, soggetta alla specifica del grado applicabile.
- Se il focus principale è l'ETFE: Utilizzare 297°C e riportare il risultato con le condizioni di carico e filiera specificate.
- Se il focus principale è il THV: Utilizzare 265°C per il confronto standard del flusso della resina.
- Se il focus principale è il PVDF: Utilizzare 237°C ed evitare di confrontare direttamente il risultato con i valori MFR ottenuti ad altre temperature.
- Se il focus principale è il PTFE convenzionale ad alto peso molecolare: Utilizzare un metodo di viscosità apparente o di scorrimento allo stato fuso piuttosto che il test MFR convenzionale.
- Se il focus principale è la micropolvere di PTFE: Confermare se la specifica del prodotto consente una misurazione di tipo MFR a circa 372°C e seguire esattamente quel metodo.
La corretta selezione della temperatura è essenziale per produrre un risultato MFR che sia tecnicamente significativo e utile per le decisioni di lavorazione dei fluoropolimeri.
Tabella riassuntiva:
| Tipo di resina | Temperatura di prova MFR standard |
|---|---|
| PFA | 372°C |
| FEP | 372°C |
| ETFE | 297°C |
| THV | 265°C |
| PVDF | 237°C |
| PTFE (convenzionale) | Non applicabile (utilizzare la viscosità di scorrimento) |
| Micropolveri di PTFE | ~372°C (se specificato dalla specifica del prodotto) |
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