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Fließprüfgeräte Cflow und MflowBestimmung der Schmelzindexwerte

Fließprüfgeräte werden eingesetzt, um die Schmelze-Massefließrate (MFR) und die Schmelze-Volumenfließrate (MVR) von thermoplastischen Kunststoffen zu bestimmen. Diese Kennwerte charakterisieren das Fließverhalten einer Kunststoffschmelze bei festgelegten Temperatur- und Druckverhältnissen in Bezug auf normierte Düsen. Typischerweise werden die Schmelzindexwerte zur Qualitätssicherung bei Rohmaterialerzeugung und der Compoundierung sowie in der Wareneingangskontrolle gemessen.

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Fließprüfgeräte Cflow und Mflow: Bestimmung der Schmelzindexwerte

Zwick stellt die neuen Fließprüfgeräte Cflow und Mflow vor, deren neu entwickeltes Heizsystem für eine hervorragende Temperaturstabilität und -genauigkeit im Prüfkanal sorgt. Weitere innovative Features wie die automatische Kennwertsteuerung verbessern die Bedienbarkeit des Geräts und die Zuverlässigkeit der ermittelten Kennwerte.

Die Fließratenbestimmung wird entsprechend den Normen ISO 1133 und ASTM D 1238 durchgeführt. Dabei wird an einem festen Punkt auf der Viskositätskurve unter standardisierten Bedingungen gemessen. Beide Prüfverfahren sind technisch identisch, unterscheiden sich aber in einigen Punkten im Prüfablauf, so dass es zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen kann. Mit der neuartigen Methode der „automatischen Kennfeldsteuerung“ kann das Fließprüfgerät Mflow während des laufenden Versuchs die passenden Prüfparameter für die MVR-Bestimmung ermitteln. Dazu wählt der Anwender vordefinierte Vorgaben nach ASTM oder ISO oder kreiert ein individuelles Kennfeld, das die zu verwendenden Prüfparameter über den gesamten Bereich der MVR-Werte beschreibt. So entfallen bei unbekanntem Material die zeitraubenden Vorversuche zur Optimierung der Prüfparameter. Bei bekanntem Material kann sichergestellt werden, dass jede Charge mit den optimalen Prüfparametern geprüft wurde.

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Beide Normen erlauben zwei Prüfverfahren: Verfahren A und Verfahren B. Verfahren A erfordert relativ einfache Fließprüfgeräte wie das Cflow. Die zu prüfende Formmasse wird während einer festgelegten Vorheizzeit auf eine festgelegte Temperatur erwärmt und dann durch eine Düse mit normierten Abmessungen und unter einer festgelegten Kraft extrudiert. Der Anwendungsbereich ist begrenzt, besonders wenn die extrudierten Strangabschnitte manuell geschnitten werden. Die Belastungsstufe und die Prüftemperatur sind in den Normen für die meisten Kunststoffe festgelegt. Die Strangabschnitte werden gewogen und daraus die extrudierte Masse pro 10 min errechnet. Da dieses Verfahren viele manuelle Bedienschritte erfordert, wird es insbesondere bei geringem Prüfaufkommen eingesetzt oder bei Materialien, bei denen das Verfahren B nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt.

Das Verfahren B ist wesentlich besser automatisierbar. Es basiert auf einer Volumenmessung über den Kolbenweg. Bestimmt wird der MVR-Wert, also der Volumendurchsatz pro 10 min. Der Anwender befüllt einfach den Prüfkanal mit der Formmasse und startet die Prüfung. Vorheizzeit, Startpunkt der Messung und die Messung selbst können durch das Fließprüfgerät Mflow automatisch gesteuert ablaufen. Am Ende des Versuchs berechnet das Gerät das Ergebnis und kann die Messwerte an einen PC mit testXpert® II übertragen. Der Anwendungsbereich dieses Verfahrens ist wesentlich größer, so dass auch sehr niedrige und sehr hohe MVR-Werte sicher bestimmt werden können.

Das Fließprüfgerät Mflow kann für beide Prüfverfahren eingesetzt werden. Bei Verfahren A empfiehlt sich der Einsatz des automatischen Strangabschneiders insbesondere bei höheren MFR Werten. Im Verfahren B bringt die hohe Genauigkeit des optionalen digitalen Kolbenwegaufnehmers insbesondere bei niedrigen MVR-Werten entscheidende Vorteile.

Mit der automatischen Gewichtsanhebung lässt sich der Prüfablauf optimal steuern und der Bediener braucht keine schweren Gewichte mehr von Hand aufsetzen. Dies ist eine entscheide Erleichterung, besonders wenn mit größeren Gewichten geprüft werden muss.

Das komplette System beinhaltet einen PC und testXpert® II, die Zwick Software für Materialprüfungen, die sowohl eine einfache Anpassung der Parameter als auch eine individuelle Aufbereitung der Prüfergebnisse zulässt. Bis zu sechs Fließprüfgeräte können mit einem PC über USB verbunden werden. Über leistungsstarke Schnittstellen kommuniziert testXpert® II mit den zentralen IT-Datenstrukturen des Unternehmens. Die Prüfergebnisse können direkt weiterverarbeitet, exportiert und archiviert werden. testXpert® II liefert eine rückverfolgbare Nachvollziehbarkeit der Temperatur-Messkurve, der Position des Kolbens und der genauen Kolben-Geschwindigkeit. Damit sind immer alle wichtigen Versuchsparameter exakt dokumentiert.

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