🔩 热塑性塑料熔体质量流动速率MFR和熔体体积流动速率MVR——挤出塑性计
三句话速览
熔融塑料在规定载荷和规定温度下从塑性计料筒经口模挤出。该检测依据 PN-EN ISO 1133-1:2022-12；程序：程序A——质量测量，结果MFR（g/10 min）；程序B——活塞位移测量，结果MVR（cm³/10 min）。整个程序共 8 个步骤；主要用于：热塑性原料的质量控制和批次识别、比较填料含量不同的塑料（MVR）、评估回收或多次加工后材料的降解。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 1133-1:2022-12
- 类别: 材料与无损检测
- 操作步骤数: 8
- 程序: 程序A——质量测量，结果MFR（g/10 min）；程序B——活塞位移测量，结果MVR（cm³/10 min）
- 单位: MFR：正确的SI单位为dg/min，习惯上允许g/10 min。MVR：dm³/min，习惯上cm³/10 min
- 典型温度: 聚乙烯190 °C，聚丙烯230 °C，聚苯乙烯190 °C，聚甲醛190 °C，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物190 °C
概述
本标准规定了在规定温度和载荷条件下测定热塑性塑料熔体质量流动速率（MFR）和熔体体积流动速率（MVR）的两种程序。程序A为质量测量法，程序B为位移测量法。试验条件通常在引用本标准的材料标准中给出；热塑性塑料的典型条件汇集在附录中。下文所引用的仪器和原理描述来自ISO 1133:2005版，该系列现行的第1部分即以此为基础。
体积流动速率MVR在比较填料含量不同的材料以及比较填充与未填充塑料时特别有用。如已知试验温度和压力下的熔体密度，可由MVR测量值求得MFR。这些方法原则上也适用于在测量过程中因水解、缩合或交联等现象而流变行为发生变化的塑料，但仅限于影响有限、重复性和再现性在可接受范围内的情况；对于流变行为变化很大的材料，这些方法不适用，建议按ISO 1628相应部分用稀溶液粘数进行表征。
本标准指出，这些方法中的剪切速率远低于正常加工条件下的剪切速率，因此不同塑料的数据不一定与其加工行为相符；两种方法主要用于质量控制。聚乙烯的典型条件为190 °C，聚丙烯为230 °C，标准公称载荷为2.16 kg。
方法原理
熔体质量流动速率和熔体体积流动速率通过在规定温度和载荷条件下从塑性计料筒中挤出熔融材料来测定。测定质量流动速率时，称量按测定的时间间隔切下的挤出物段，计算挤出速率（g/10 min）。测定体积流动速率时，测量活塞在规定时间内移动的距离，或移动规定距离所需的时间，结果以cm³/10 min表示。如已知材料在试验条件下的密度，体积流动速率可换算为质量流动速率，反之亦然。置于竖直料筒中的塑料由加有已知重量的活塞经口模挤出；载荷为活塞与所加砝码的总质量。
应用领域
- 热塑性原料的质量控制和批次识别
- 比较填料含量不同的塑料（MVR）
- 评估回收或多次加工后材料的降解
- 选择注塑和挤出的加工参数
- 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛以及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的验收检验
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 程序 | 程序A——质量测量，结果MFR（g/10 min）；程序B——活塞位移测量，结果MVR（cm³/10 min） |
| 单位 | MFR：正确的SI单位为dg/min，习惯上允许g/10 min。MVR：dm³/min，习惯上cm³/10 min |
| 典型温度 | 聚乙烯190 °C，聚丙烯230 °C，聚苯乙烯190 °C，聚甲醛190 °C，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物190 °C |
| 标准载荷 | 标准公称载荷为2.16 kg的试验活塞；载荷为活塞与砝码的总质量 |
| 料筒 | 长115–180 mm，内径9.550 mm ± 0.025 mm；某些材料的测量温度可达450 °C |
| 口模 | 碳化钨或淬硬钢制，长8.000 mm ± 0.025 mm，孔公称直径2.095 mm，公差±0.005 mm |
| 活塞 | 活塞头长6.35 mm ± 0.10 mm，直径比料筒内径小0.075 mm ± 0.010 mm；两道环形标记作为参考点 |
| 温度稳定性 | 在口模上表面以上10 mm至75 mm之间测得的温差，在整个试验期间不得超过标准表1中的数值 |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 1133-1:2022-12
- 标准名称（波兰语）
- Tworzywa sztuczne — Oznaczanie masowego wskaźnika szybkości płynięcia (MFR) i objętościowego wskaźnika szybkości płynięcia (MVR) tworzyw termoplastycznych — Część 1: Metoda standardowa
- 标准名称（英语）
- Plastics — Determination of the melt mass-flow rate (MFR) and melt volume-flow rate (MVR) of thermoplastics — Part 1: Standard method
分步操作程序
-
选择试验条件
按被测塑料的材料标准采用温度和载荷；典型条件见标准附录（如聚乙烯190 °C，聚丙烯230 °C，公称载荷2.16 kg）。
-
检查仪器
检查料筒、活塞头和活塞的状态——过度磨损表明不同轴；定期检查磨损和表面外观变化。用量规检查口模孔径；超出公差的口模应报废，并检查口模端面孔周围有无崩缺。
-
加热和稳定
将料筒加热到试验温度并使其稳定；检查口模以上10 mm至75 mm之间的温差在整个试验期间是否在标准表1的数值以内。
-
装料
根据预期流动速率选择试样质量，将材料装入料筒并压实以排出空气；装料时间应短（实验室实践中不超过一分钟），然后插入活塞。
-
预热
等待预热时间，使材料达到试验温度并建立稳定的流动状态；在此期间可用口模塞堵住口模出口，防止泄漏。
-
加载和测量
在活塞上加上规定载荷，当活塞上的下参考标记到达测量位置时开始测量。程序A：按测定的时间间隔依次切下挤出物段。程序B：测量活塞在规定时间内的行程或移动规定距离所需的时间。
-
舍弃第一段
切下并舍弃第一段挤出物；用后续各段进行计算。含气泡的段应舍弃。
-
计算和报告
程序A：称量各段并计算MFR（g/10 min）。程序B：由活塞位移对应的体积计算MVR（cm³/10 min）。必要时，如已知试验条件下的熔体密度，将MVR换算为MFR。报告中给出材料、温度、载荷、程序、各次测定结果和平均值。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 挤出塑性计 | 竖直加热料筒、带可换砝码的活塞、口模、口模压板、隔热层和温度传感器 | — |
| 料筒 | 竖直安装，长115–180 mm，内径9.550 mm ± 0.025 mm，表面粗糙度0.25 µm | — |
| 带砝码的活塞 | 活塞头6.35 mm ± 0.10 mm；实心或空心活塞——载荷很小时用空心，载荷较大时用实心或带导向的空心；活塞与砝码之间隔热 | — |
| 可换口模 | 碳化钨或淬硬钢；定期用通止规检查孔径，超出公差的口模应报废 | — |
| 温度控制系统 | 嵌在料筒壁内的热电偶、铂电阻传感器或水银温度计；系统可经校准以指示熔体温度 | — |
| 分析天平 | 用于程序A中称量切下的挤出物段 | — |
| 口模塞 | 堵住口模出口，防止测量开始前材料流出 | — |
| 挤出物切割工具 | 用于按测定的时间间隔切下挤出物段 | — |
职业健康与安全
- 料筒和口模加热到190–230 °C，某些材料可达450 °C——隔热手套，用工具取出口模，热态清理时需谨慎
- 热挤出物会粘在皮肤上——用工具切割，切勿用手指
- 敞口料筒上方有数千克重的砝码——有压伤手的风险，小心放上和取下
- 塑料热分解产物（烟气）——工位上方设抽风，尤其在高温时
- 用溶剂清理料筒——通风，禁止明火
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 1133-1:2022-12 — 《Plastics — Determination of the melt mass-flow rate (MFR) and melt volume-flow rate (MVR) of thermoplastics — Part 1: Standard method》。
该方法的原理是什么？
熔体质量流动速率和熔体体积流动速率通过在规定温度和载荷条件下从塑性计料筒中挤出熔融材料来测定。测定质量流动速率时，称量按测定的时间间隔切下的挤出物段，计算挤出速率（g/10 min）。
测量范围和准确度是多少？
程序：程序A——质量测量，结果MFR（g/10 min）；程序B——活塞位移测量，结果MVR（cm³/10 min）；单位：MFR：正确的SI单位为dg/min，习惯上允许g/10 min。MVR：dm³/min，习惯上cm³/10 min；典型温度：聚乙烯190 °C，聚丙烯230 °C，聚苯乙烯190 °C，聚甲醛190 °C，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物190 °C；标准载荷：标准公称载荷为2.16 kg的试验活塞；载荷为活塞与砝码的总质量。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 8 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
挤出塑性计、料筒、带砝码的活塞、可换口模、温度控制系统、分析天平、口模塞、挤出物切割工具。
该检测用于哪些场景？
热塑性原料的质量控制和批次识别；比较填料含量不同的塑料（MVR）；评估回收或多次加工后材料的降解；选择注塑和挤出的加工参数；聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛以及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的验收检验。
需要采取哪些安全防护措施？
料筒和口模加热到190–230 °C，某些材料可达450 °C——隔热手套，用工具取出口模，热态清理时需谨慎；热挤出物会粘在皮肤上——用工具切割，切勿用手指；敞口料筒上方有数千克重的砝码——有压伤手的风险，小心放上和取下；塑料热分解产物（烟气）——工位上方设抽风，尤其在高温时；用溶剂清理料筒——通风，禁止明火。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 1133-1。