Fluidità di un polimero: Reometro Capillare o Melt Flow Index?
Nella caratterizzazione e nell’analisi delle materie plastiche, la misura della fluidità di un polimero è un parametro fondamentale in fase di produzione. I dati sulla fluidità infatti sono fondamentali per le aziende che trasformano il polimero, in quanto devono identificare i parametri per il corretto setup delle macchine di lavorazione.
Misura della fluidità: Melt Flow Index
Storicamente la fluidità viene misurata con il sistema di calcolo dell’indice di fluidità, il Melt Flow Index (MFI), chiamato anche dagli addetti ai lavori Plastometro. Il Plastomero è uno strumento molto semplice da utilizzare e produce in modo rapido un singolo valore che viene espresso come indice in cm3/10 min o g/10 min.
Per questa determinazione è sufficiente caricare una piccola quantità di materiale nella camera di prova, dove il polimero viene portato alla temperatura di fusione. Una volta fuso, il campione viene estruso grazie ad un pistone e ad un peso. Si misura quindi in modo costante la posizione del pistone, ricavando il volume estruso nel tempo, che sarà poi funzione della fluidità del materiale.
L’indice misurato in questo modo descrive il comportamento viscoso del materiale ad un certo shear rate (Velocità di Taglio), limitato e determinato dal peso strumentale.
Misura della fluidità: Reometro capillare
Visto questo limite intrinseco della tecnica, un’alternativa potrebbe essere l’utilizzo di un reometro capillare, che condivide con il MFI le componenti base come camera riscaldata, pistone e ugello di estrusione ma permette di determinare la viscosità a tutti gli shear rate determinanti nel processo di trasformazione del polimero come estrusione, stampaggio ad iniezione, filmatura, ecc.
Questa differenza risulta chiara in Figura 1 dove due materiali dello stesso tipo MFI pressoché identici mostrano ad elevati shear rate un comportamento totalmente diverso.
Questa differenza è causata dalla natura complessa dei fluidi polimerici e dal loro comportamento pseudoplastico, dove la viscosità diminuisce all’aumentare della velocità di deformazione/taglio.
La nostra esperienza ci ha portato a valutare il reometro capillare come valida alternativa rispetto al MFI nella misura della fluidità. Infatti, pur introducendo una maggiore complessità d’uso e interpretazione del dato, risulta uno strumento più affidabile per caratterizzare nella sua completezza un materiale plastico specialmente in condizioni di processo (temperatura, pressione, shear rate).
La nostra proposta strumentale con Göttfert spazia dai classici MFI ai Reometri Capillari, con diversi gradi di automazione in entrambe le tipologie di sistemi. Uno dei sistemi più diffusi come MFI è sicuramente l’MI40 con i carichi da 1,2 a 21,6 kg selezionabili dall’operatore e con selezione motorizzata e pulizia semi-automatica. Come reometro capillare, invece, uno dei più diffusi invece è l’RG20 da 20kN a camera singola dotato di trasduttori di pressione CAN-Bus e sensore di forza in testa al pistone. Questo reometro è dotato di riconoscimento automatico del trasduttore e invio dei dati di calibrazione allo strumento.
