การทดสอบคุณภาพวัศดุทางกายภาพ
•Static Load Test หมายถึง การทดสอบโดยใช้แรงงานกระทำอยู่คงที่ เช่นการทดสอบความแข็ง,การทดสอบความเค้นดึง
•Cycle Load Test หมายถึง การทดสอบโดยใช้แรงที่กระทำเป็นจังหวะ เช่นการทดสอบความล้าตัวของวัสดุ
•Dynamic Load Test หมายถึง การทดสอบโดยใช้แรงกระทำที่เคลื่อนที่ เช่นการทดสอบการกระแทกของวัสดุ
•การทดสอบแรงดึง เป็นวิธีที่นิยมใช้เพื่อวัดคุณสมบัติความต้านทานของวัสดุต่อแรงที่มากระทำ โดยเริ่มจาก
- การกัด (Milling) ชิ้นงานสำหรับทดสอบให้ได้ขนาดตามมาตรฐานที่ต้องการทดสอบ เช่น สมอ., JIS.,ASTM.,ISO
- เช็ดสารหล่อลื่นที่ติดมากับชิ้นงานที่กัดเสร็จแล้วให้สะอาด และอาจใช้กระดาษทรายลูบชิ้นงานทดสอบ ถ้าผิวเหล็กมีสนิม (Scale, เช่น ในกรณีของเหล็กแผ่นรีดร้อน) เพื่อป้องกันการเลื่อน (slip) ของชิ้นงานจากหัวจับขณะทำการดึง
ความเค้น (Stress)
•ความเค้นคือ Stress คือแรงต้านภายในของวัสดุที่พยายามต้านทานแรงภายนอกที่มากระทำเพื่อไม่ให้เกิดการเปลี่ยนแลงขนาดและรูปร่างของวัสดุนั้นๆ แรงต้านทานจะกระจายกระทำบนพื้นที่หน้าตัดของวัสดุที่รับแรงนั้น
•ชนิดของความเค้น (Stress Type)
- แรงดึง (Tensile Force)
- แรงอัด (Compression Force)
- แรงเฉือน (Shear Force)
ความแข็งแกร่ง (Stiffness)
•หมายถึงคุณสมบัติทางกลชนิดหนึ่งที่มีความสัมพันธ์มากในการออกแบบ เพราะเป็นคุณสมบัติของวัสดุที่แสดงถึงความสามรถในการต้านทานการแปรรูป
•ความแข็งแกร่งและความแข็งมีความหมายที่แตกต่างกัน นอกจากนั้นยังมีคุณสมบัติที่ไม่สัมพันธ์กันด้วย คือความแข็งแกร่งจะคงที่ไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากกรรมวิธีการอบชุบ ปริมาณคาร์บอนที่ผสม และปริมาณการผสมอื่นๆ แต่ความแข็งแรงจะถูกเปลี่ยนแปลงโดยอาศับองค์ประกอบที่กล่าวมา เช่น ความแข็งแกร่งของเหล็กกล้าต่างชนิดกัน จะมีค่าเท่ากัน โดยไม่ต้องคำนึงถึงว่า ปริมาณคาร์บอนที่ผสมและปริมาณส่วนผสมอื่น และกรรมวิธีการอบชุบต่างกันก็ตาม แต่คุณสมบัติทางด้านความแข็งแรงจะเปลี่ยนแลง
ความเครียด Strain
•ความเครียด คือ วัสดุรับแรงภายนอกมากระทำ ก็ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดรูปร่างไปในทิศทางที่แรงมากระทำ เช่น เมื่อวัสดุอยู่ภายใต้แรงดึงก็จะถูกยืดออก (Elongation) และเมื่อวัสดุอยู่ภายใต้แรงอัดก็จะหดเข้า (Contraction)
•ในทางวิศวกรรมนิยมส่วนยืดและส่วนหด เป็นอัตราส่วนระหว่างความยาวของวัสดุที่เปลี่ยนแปลงไป จากการยืดหรือหดต่อความยาวเดิม และเรียกอัตราส่วนนี้ว่า ความเครียด (Strain
ความยืดหยุ่น (Elasticity)
•หมายถึง คุณสมบัติของวัสดุที่สามารถเปลี่ยนแปลงรูปได้ภายใต้แรงที่มากระทำโดยไม่เกิดการเปลี่ยนรูปร่างถาวร คือถ้าเอาแรงที่กระทำออก วัสดุจะคืนรูปเดิมได้เองเหมือนกับคุณสมบัติของสปริง
ความเครียด (Strain)
•ความเครียด คือ ระยะที่วัตถุยืดตัวหารด้วยระยะเริ่มต้น
Î = rL / Lo = L1-Lo / Lo
Î = ความเครียด
L1 = ระยะความยาวของวัตถุหลังยืดตัวแล้ว
Lo = ระยะความยาวเริ่มต้นของวัตถุก่อนยืดตัว
rL = ระยะที่ยืดออกไป
•ในทำนองเดียวกัน เราเรียกค่าความเครียดที่คำนวณโดยการใช้ค่าความยาวเริ่มต้น (L0) เป็นตัวเทียบนี้ ว่า Engineering strain
Modulus of Elasticity
•Young , s Modulus = ความเค้น / ความเครียด
•ในการคำนวณค่า Young’s Modulus ของเหล็กต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความไวสูง เพราะค่าความเค้นจะมากกว่าค่าความเครียดมาก จึงจำเป็นต้องวัดให้เที่ยงตรง ไม่เช่นนั้นจะมีค่า ERROR สูง
•หน่วยของ Young’s Modulus คือ GPa (GPa = MPa x 1,000)
•Young , s Modulus เป็นการวัดค่าความแข็ง บางครั้งถูกเรียกว่า Modulus of Elasticity
จุดคราก (Yield Point)
•Yield Point เมื่อดึงชิ้นงาน ช่วงที่ชิ้นงานเริ่มเปลี่ยนจาก Elastic ไปสู่ Plastic จะให้ Yield Point ออกมาในกราฟ ความเค้น -ความเครียด (แรง-ระยะ) เป็นตัวอย่างของกราฟแรง-ระยะของ ช่วงที่แรงตกลงมาเราจะเรียกจุดนั้นว่า upper yield ช่วง
•แรงเริ่มคงที่เราเรียกว่า lower yield point
การทดสอบการดัดโค้ง (Bending Test)
•การพิจารณาว่าชิ้นทดสอบผ่านการทดสอบการดัดโค้งนั้นหรือไม่นั้นพิจารณาจากการตรวจสอบดูที่ผิวด้านนอกของชิ้นทดสอบว่าไม่มีรอยแตก การตรวจสอบอาจทำโดยการตรวจสอบด้วยตาเปล่า หรืออาจใช้กล้องที่มีกำลังขยายไม่เกิน 20 เท่า(ปกติจะกำหนดให้ใช้ตาเปล่า)
•สำหรับชิ้นงานที่มีอัตราส่วน ความกว้าง/ความหนา มากกว่า 8 ขึ้นไป ถ้าตรวจพบรอยแตกที่ขอบ (edge) ของชิ้นทดสอบ ให้ทำการขัดขอบของชิ้นทดสอบที่แตกนั้นให้เรียบ แล้วทำการทดสอบใหม่อีกครั้ง
•เมื่อทำการดัดโค้งด้วยมุม (bending angle) ที่เท่ากัน วัสดุที่มีความสามารถในการดัดโค้งที่ดีกว่าจะสามารถทำการดัดโค้งโดยใช้รัศมีการดัดโค้ง (bending radius) ที่เล็กกว่าได้โดยไม่เกิดรอยแตกขึ้น ในทางตรงกันข้ามเมื่อทำการดัดโค้งด้วยรัศมีการดัดโค้ง (bending radius) ที่คงที่ วัสดุที่มีความสามารถในการดัดโค้งที่ดีกว่าจะสามารถทำการดัดโค้งได้ด้วยมุม (bending angle) ที่มากกว่าจึงจะเกิดรอยแตกขึ้น
•การทดสอบทำโดย นำชิ้นทดสอบมาวางอยู่บนตัวฐานรอง ซึ่งควรจะเป็นทรงกระบอกที่มีรัศมีความโค้งไม่ต่ำกว่า 10 มม. แล้วค่อยๆเพิ่มแรงในการกดที่จุดกึ่งกลางของชิ้นงานทดสอบ เพื่อทำการดัดโค้งชิ้นงาน
• ระยะห่างระหว่างฐานรองที่ใช้ในการทดสอบ = 2r + 3t
• r คือ รัศมีการดัดโค้ง
• t คือ ความหนา หรือเส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นทดสอบ
การทดสอบแรงกระแทก (Impact Test)
•เป็นวิธีการทดสอบความเหนียวที่นิยมใช้ ซึ่งเป็นการทดสอบเพื่อทำการวัดค่า Impact Energy,
•ศึกษาผิวรอยแตก (Fracture Surface) ของวัสดุ โดยการตีชิ้นทดสอบขนาดมาตรฐาน จนเกิดการแตกหัก จุดประสงค์ในการทำการทดสอบเพื่อศึกษาเกี่ยวกับความสามารถในการรับแรงกระแทก (Dynamic Load) ของวัสดุ
•การทดสอบแบ่งออกเป็น 2 ส่วนใหญ่ๆคือ
•Izod Test จะวางชิ้นทดสอบไว้ในแนวตั้งและให้ลูกตุ้มกระแทกกับด้านที่มีรอยบาก
•Charpy test จะวางชิ้นทดสอบไว้ในแนวระดับ และให้ลูกตุ้มตกกระแทกที่ด้านตรงข้ามกับรอยบาก
•วิธีการทดสอบของทั้ง 2 ชนิดนี้คล้ายกัน คือ
จะวางชิ้นงานทดสอบไว้รับแรงกระแทกจากการเหวี่ยงของลูกตุ้มที่น้ำหนักค่าหนึ่ง (น้ำหนักและขนาดของตุ้มน้ำหนักจะต้องเป็นไปตามที่มาตรฐานที่เลือกใช้ในการทำการทดสอบระบุไว้)
พลังงานที่กระแทกชิ้นทดสอบขึ้นอยู่กับมวลของลูกตุ้ม และความเร็วของมันขณะกระแทก
จุดกระแทกจะเป็นจุดต่ำสุดของการเหวี่ยง ซึ่งเป็นจุดที่ลูกตุ้มมีความเร็วสูงที่สุด เมื่อลูกตุ้มกระทบชิ้นทดสอบ ลูกตุ้มจะเสียพลังงานไปจำนวนหนึ่งในการทำให้ชิ้นทดสอบหัก ค่าพลังงานที่เสียไปนี้ก็คือ ค่า Impact Energy นั่นเอง มีหน่วยเป็น ฟุต-ปอนด์ หรือ จูล
ชิ้นทดสอบจะเป็นแท่งยาว มีพื้นที่ภาคตัดขวางเป็นสี่เหลี่ยมจตุรัส และมีรอยบากอยู่ตรงกลาง รอยบากนี้จะทำเป็นรูปตัว V, U หรือรูปรูกุญแจ ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุและมาตรฐานการทดสอบที่เลือกใช้
•สำหรับมาตรฐานอุตสาหกรรมไทย เลือกใช้ชิ้นงานที่มีรอยบากเป็นตัวยูลึก 5 มิลลิเมตร ขนาดชิ้นทดสอบเท่ากับ 10x10x50 มิลลิเมตร แต่สามารถใช้การทดสอบที่แตกต่างไปจากนี้ได้ และเขียนสัญลักษณ์แทนไว้ดังนี้
•KCU 30/3 คือทำ การทดสอบ โดยใช้พลังงานในการกระแทก 30 kg m และใช้ชิ้นทดสอบที่มีรอยบากลึก 3 มิลลิเมตร
•อุณหภูมิมีผลต่อความเหนียวอย่างมาก วัสดุเหนียวอาจจะเปลี่ยนเป็นวัสดุเปราะได้เมื่ออุณหภูมิต่ำลง ถ้าเรานำค่า Impact Energy มาพลอตกับอุณหภูมิ
• มีอุณหภูมิอยู่ช่วงหนึ่งซึ่งมีค่าของ Impact Energy ลดลงอย่างรวดเร็ว ค่าอุณหภูมิในช่วงนี้เรียกว่า Impact Transition Temperature (ITT) โดยค่า ITT นี้เป็นอุณหภูมิที่เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุจากวัสดุเหนียวมาเป็นวัสดุเปราะ คือ เปลี่ยนจากวัสดุเหนียวที่มีค่าพลังงานสูงมาเป็นวัสดุเปราะซึ่งมีพลังงานต่ำ
•ค่า Impact energy จะไม่นำมาใช้โดยตรงในการออกแบบ แต่มันมีประโยชน์ที่จะใช้เป็นแนวทางในการประเมินคุณสมบัติของวัสดุ โดยเฉพาะพวกเหล็กที่มีค่า ITT อยู่ใกล้กับอุณหภูมิห้อง เราจะต้องระมัดระวัง ไม่ใช้งานวัสดุที่อุณหภูมิต่ำกว่า ITT ของมัน
•วิธีในการกำหนดค่า ITT มีอยู่หลายวิธี เช่น การตรวจสอบผิวรอยแตก (Fracture Surface) ของชิ้นงานที่แตกหักจากการทดสอบแรงกระแทก หรือการกำหนดค่า ITT โดยใช้อุณหภูมิที่ผิวรอยแตกของชิ้นงานทดสอบแรงกระแทกมีสัดส่วนของพื้นที่ที่เกิดการแตกแบบเปราะ (Brittle Fracture) กับพื้นที่ที่แสดงการแตกแบบเหนียว (Ductile Fracture) เป็น 50:50 พอดี (ซึ่งมีชื่อเรียกเฉพาะว่า Fracture Appearance Transition Temperature - FATT
•วิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุด คือ กำหนดค่า Impact Energy ค่าหนึ่งขึ้นมาเป็นเกณฑ์ โดยควรจะมีค่ามากกว่าพลังงานที่วัสดุจะได้รับในระหว่างการใช้งาน ถ้าวัสดุใดทดสอบแล้วมีค่า Impact Energy ต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด ก็ถือว่าเป็นวัสดุเปราะซึ่งอาจเกิดการแตกหักได้ง่าย จึงไม่ควรจะนำมาใช้งาน
ในการรายงานผลการทดสอบแบบชาร์ปี้นั้น ชิ้นงานที่ทดสอบจะมีการแตกหักต่างกันจึงมีการรายงานผลดังนี้
•การแตกหักสมบูรณ์ (Complete break) คือการแตกหักของชิ้นงานแตกหักอย่างสมบูรณ์และแยกออกจากกันเป็นสองชิ้นหรือมากกว่า ใช้สัญลักณ์ว่า C
•การแตกหักแบบบานพับ (Hinge break) คือการแตกหักไม่สมบูรณ์ชิ้นส่วนของชิ้นทดสอบยังคงติดอยู่กับเศษเนื้อวัสดุที่มีความบางแต่ชิ้นงานด้านหนึ่งไม่สามารถที่จะรับน้ำหนักของชิ้นงานอีกด้านหนึ่งของรอยบากได้เมื่อถือชิ้นงานในแนวตั้งจะมีลักษณะคล้ายบานพับใช้สัญลักษณ์ว่า H
•แตกหักบางส่วน (Partial break) คือการที่ชิ้นงานเกิดการแตกหักแบบไม่สมบูรณ์โดยมีระยะการแตกหักอย่างน้อย 90 % ของความกว้างของชิ้นงานหลังรอยบากและไม่มีลักษณะของการแตกหักแบบบานพับใช้สัญลักษณ์ว่า P
•ไม่แตกหัก (Non-break) คือการที่ชิ้นงานไม่แตกหักเพียงแต่เกิดการดัดงอใช้สัญลักษณ์ว่า NB
การทดสอบการดัดโค้ง เป็นการทดสอบเพื่อดูพฤติกรรมการแปรรูปของวัสดุหลังจากทำการดัดโค้ง โดยพิจารณาดูว่าที่ผิวด้านนอกของชิ้นทดสอบตรงบริเวณที่ทำการดัดโค้งเกิดรอยแตกขึ้นหรือไม่ หลังจากทำการดัดโค้งชิ้นทดสอบด้วยรัศมีความโค้งที่กำหนด จนได้มุมตามที่กำหนดไว้ในมาตรฐานการทดสอบ
วันศุกร์ที่ 16 กรกฎาคม พ.ศ. 2553
การทดสอบอัตราการไหลของพลาสติก MFI
•การทดสอบอัตราการไหลของเม็ดพลาสติก
•เป็นการทดสอบคุณสมบัติการไหลตัวของพลาสติกเหลวจำพวก Thermoplastics ตาม
•มาตรฐาน DIN 53735 (MFI, Melt Flow Index) ASTM D 1238 และ ISO 1133 (MFR, Melt Flow Rate) การทดสอบนี้จะคล้ายกับการ Extrusion คือเป็นการหลอมเหลวพลาสติกในกระบอกทดสอบ (cylinder) ด้วยอุณหภูมิที่กำหนดแล้วใช้น้ำหนักกดตามค่าที่กำหนดเช่นกันกดลงบนแท่งกด
•(Piston) โดยให้แท่งกดกระทำกับพลาสติกเหลวที่อยู่ในกระบอกทดสอบ พลาสติกเหลวก็จะไหลผ่านหัวดายน์ออกมา หลังจากนั้นก็นำพลาสติกที่ไหลอกมาไปชั่งน้ำหนักเทียบกับเวลา 10 นาที เราก็จะได้ค่าของ MFI ของพลาสติก ซึ่งมีหน่วยเป็น กรัม /10 นาที
nMelt flow index เป็นคุณสมบัติที่จำเป็นต่อการผลิต
nปัจจุบันมีการใช้วัสดุสังเคราะห์ประเภทพลาสติกเป็นจำนวนมาก ทำให้เกิดมีโรงงานผลิต (produce) แปรรูป (process) และนำกลับมาใช้ (recycle)ของผลิตภัณฑ์พลาสติกมากขึ้นเช่นกัน ปริมาณสูญเสียของพลาสติกในการผลิตในแต่ละวันก็มีมากเช่นกัน มูลค่าของการสูญเสียหรือมากจนเป็นความเสียหายตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงเครื่องจักรในโรงงาน เหตุผลหนึ่งก็มาจากการไม่ทราบคุณสมบัติที่ถูกต้องหรือความเหมาะสมของคุณสมบัติของพลาสติกที่นำมาผลิต จึงต้องมีการตรวจสอบคุณภาพของวัตถุดิบ
ถ้าใน 1 วันเราต้องใช้พลาสติกเป็นวัตถุดิบในการผลิต ฟิล์ม,พลาสติกแผ่นขวด,ถ้วย และ อื่นๆ แต่วัตถุดิบซึ่งก็คือ เม็ดพลาสติก มีคุณสมบัติไม่ตรงตามที่เครื่องจักรใช้ผลิตได้ การสูญเสียที่จะเกิดก็คือเราต้องส่งคืนหรือทิ้งเม็ดพลาสติกเหล่านั้น และอาจตามมาด้วยความเสียหาย คือต้องหยุดเครื่องจักรเพื่อรอเม็ดพลาสติกใหม่หรือถ้าเม็ดพลาสติกที่ใส่เข้าไปในเครื่องจักร หรือ extruder ทำให้เครื่องจักรเสียหายใช้การไม่ได้ต้องหยุดเครื่องจักรเพื่อซ่อมแซม ขาดรายได้ ต้นทุนการผลิตเพิ่ม ขาดทุน แต่ด้วยเครื่องทดสอบหาดัชนีการหลอมไหล (melt flow indexer) ความเสี่ยงที่กล่าวมาตั้งแต่ต้นก็จะน้อยลงหรือหมดไป
MFI
เป็นการทดสอบคุณสมบัติการไหลตัวของพลาสติกเหลวจำพวก Thermoplastics ตามมาตรฐาน DIN 53735 (MFI, Melt Flow Index) ASTM D 1238 และ ISO 1133 (MFR, Melt Flow Rate) การทดสอบนี้จะคล้ายกับการ Extrusion คือเป็นการหลอมเหลวพลาสติกในกระบอกทดสอบ (cylinder) ด้วยอุณหภูมิที่กำหนดแล้วใช้น้ำหนักกดตามค่าที่กำหนดเช่นกันกดลงบนแท่งกด(Piston) โดยให้แท่งกดกระทำกับพลาสติกเหลวที่อยู่ในกระบอกทดสอบ พลาสติกเหลวก็จะไหลผ่านหัวดายน์ออกมา หลังจากนั้นก็นำพลาสติกที่ไหลอกมาไปชั่งน้ำหนักเทียบกับเวลา 10 นาที เราก็จะได้ค่าของ MFI ของพลาสติก ซึ่งมีหน่วยเป็น กรัม /10 นาที
nเครื่องทดสอบหาอัตราการไหลนอกจากใช้หาค่าอัตราการไหลของพลาสติกแล้วยังใช้เป็นกระบวนการทางอ้อมในการบอกค่าน้ำหนักของโมเลกุลของเม็ดพลาสติก (molecular weight)ได้ ถ้าเม็ดพลาสติกที่ทดสอบหา melt flow rate มีค่า สูงก็แสดงว่าเม็ดพลาสติกนั้นมีค่า molecular weight ต่ำ และขณะเดียวกัน melt flow rate ยังบอกถึงความสามารถในการหลอมไหลของวัสดุภายใต้แรงดัน. ในทางกลับกัน melt flow rate ยังใช้ในการวิเคราะห์หาค่าความหนืดของวัสดุภายใต้สภาวะการรับแรงต่างๆ อัตราส่วนระหว่างค่าการทดสอบหา melt flow rate 2 ครั้ง ที่ค่าน้ำหนักต่างกันก็นำไปหาค่าการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลของพลาสติกหรือ molecular weight distribution.
เครื่องทดสอบหา MFI มีการทำงานเหมือนกับ rheometerแต่เป็นการทดสอบพลาสติกภายใต้เงื่อนไข การกำหนดแรงเฉือนต่ำ (low shear).ถึงแม้ว่าค่า shear stress หรือ shear rate ที่กำหนดหรือทดสอบจะมีค่าต่ำมากเมื่อเทียบกับค่าที่ใช้ในกระบวนการผลิต แต่ก็ยังนำไปใช้ประโยชน์ในการกำหนดหรือเลือกใช้วัสดุในกระบวนการผลิตได้ ค่า MFR ที่สูงแสดงว่ามีความสามารถในการหลอมไหลได้ง่ายหรือนำไปใช้ในกระบวนการผลิตที่ต้องการ shear rate สูงเช่น กระบวนการขึ้นรูปด้วยการฉีด(Injection molding) ค่า MFR ใช้แสดงค่าของ molecular weight ของพลาสติก และ ค่าความแข็งแรงทางกล(mechanical strength)ได้ด้วย
nเครื่องทดสอบหา MFI นอกจากจะใช้หาค่า MFR,MFI หรือ MI เรายังใช้หาค่าคุณสมบัติอื่นๆของพลาสติกได้อีก เช่น
nค่าความสัมพันธ์ระหว่าง shear stress กับ shear rate
nDie Swell or swelling ratio, คืออัตราส่วนทางคณิตศาสตร์ ระหว่าง เส้นผ่านศูนย์กลางของพลาสติกที่ไหลออกและเย็นตัวที่อุณหภูมิปกติ กับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ die ค่าของ die swell จะสำคัญมากต่อกระบวนการขึ้นรูปงานท่อ
(pipe extrusion) และ งานขึ้นรูปเป่าขวด (blow molding)
nDRAW DOWN
Draw Down คือพฤติกรรมที่พลาสติกหลอมไหลที่ออกมาจาก die (polymer extrudate) มีการยืดตัวโดยค่าน้ำหนักของตัวมันเอง ซึ่งพฤติกรรมนี้จะเป็นตัวบอกว่าพลาสติกมีคุณสมบัติดีพอที่จะนำไปใช้ในกระบวนการขึ้นรูปขวด (blow molding) หรือไม่
nเครื่องทดสอบ MFI ถูกออกแบบเพื่อใช้ทดสอบหาค่า MFI ตามมาตรฐาน ISO 1133 และ ASTM D 1238 ISO1133 ซึ่งเข้ามาแทนที่ของมาตรฐานของประเทศต่างๆเช่น DIN 53735 (Germany), NF: 51-106 (France), UNI 5640-74 (Italy) U NE 53098 (Spain).
nเครื่องทดสอบ MFI มีส่วนประกอบและการทำงานคือ เป็นเครื่องทดสอบหาคุณสมบัติการไหลของพลาสติกโดยการรีดผ่านรูมาตรฐาน (standard die) แรงที่ใช้ในการรีด (extrude) ได้จาก ตุ้มน้ำหนัก กดผ่าน piston ไปยังพลาสติกที่ได้รับความร้อนจนหลอมไหล โดยความร้อนจะถูกควบคุมด้วยตัวควบคุมอุณหภูมิพลาสติกที่ได้รับความร้อนจะหลอมไหลผ่าน die มาตรฐาน ด้วยแรงกดจากตุ้มน้ำหนัก มีการทดสอบหาค่า MFI อยู่ 2 วิธี
nวิธีที่ 1 manual cut-off (Procedure A) วิธีนี้เหมาะกับพลาสติกที่มีค่า MFR อยู่ระหว่าง 0.15 ถึง 25 g/10mins หรือใช้สำหรับการเปรียบเทียบระหว่าง พลาสติกทัวไปกับพลาสติกที่เติมสาร
nวิธีที่ 2 automatic method (Procedure B) วิธีนี้จำเป็นจะต้องทราบค่า melt density เพื่อประกอบในสมการ คำนวณหาค่า MFI,โดยการหาค่าปริมาตรของพลาสติกหลอมไหลต่อเวลา(Melt Volume Rate,MVR) AFRT เป็นอุปกรณ์เสริมเพื่อช่วยวัดหาระยะการเคลื่อนที่ของ piston นำมาคำนวณ Melt Volume Rate,MVR ภายระยะที่กำหนดโดยอัตโนมัติ วิธีทดสอบ B เหมาะกับการทดสอบหาค่า MFI ตั้งแต่ 0.5 ถึง 900g/10mins.(ตาม ISO 1133 กำหนดให้ทดสอบได้ถึง 100g/10mins )
nขั้นตอนการทดสอบ
1. ถ้าเครื่องยังไม่เปิดใช้งาน ตรวจสอบการตั้งวางเครื่องให้ได้ระดับ โดยวางระดับน้ำที่ด้านบนของ
barrel ปรับขาตั้งวางเครื่องให้ระดับน้ำอยู่ตรงกึ่งกลาง เอาระดับน้ำออก
2. เปิดเครื่องทดสอบตั้งระดับอุณหภูมิที่กำหนดตามค่าประเภทของเม็ดพลาสติก
3. เมื่ออุณหภูมิถึงจุดที่ตั้งและคงที่ ใส่ die และ Piston เข้าไปใน bore รอจนอุณหภูมินิ่งอีกครั้ง
4. ดึง Piston ออก ใส่ตัวอย่างทดสอบตามปริมาณในตารางเข้าไปใน bore ทีละน้อยจะหมด ระหว่างที
ใส่ตัวอย่างทดสอบให้ใช้ charging tool กดไล่อากาศจากตัวอย่างทดสอบ การใส่ตัวอยางทดสอบ
และ pac ควรใช้เวลาไม่เกิน1 นาที
5. ใส่ Pistonพร้อมกับตัวค้ำยัน (piston support sleeve) และรอจนครบเวลา preheat (ประมาณ4-6
นาที)
6. วางตุ้มน้ำหนักตามค่าจากตารางบน Piston จะมีพลาสติกหลอมไหลเริ่มออกมาจาก die
7. ห้ามทำการกดตุ้มน้ำหนักหลังจากครบเวลา preheat แล้ว
วิธีทดสอบตาม Method A
1 นำ piston support sleeve ออก เริ่มการทดสอบ
2. ขณะที่ piston เลื่อนลงจนขีดของ scribed mark ตัวล่างอยู่ในระดับเดียวกับขอบบน
ของ barrel ตัดพลาสติกที่ไหลออกจาก die ออกและเริ่มจับเวลา
3. ตัดพลาสติกที่ไหลออกอีกครั้งเมื่อครบเวลาการตัดตามตาราง
4. ในการทดสอบสามารถทำการทดสอบได้มากกว่า 1 ครั้งแต่ต้องอยู่ในช่วงของ scribed marks
วิธีทดสอบตาม Method B
ก่อนการทดสอบ ให้กำหนดค่าระยะของการวัดของ AFRT หรือ ตัววัดระยะ
2. นำ piston support sleeve ออก เริ่มการทดสอบ
3. ขณะที่ piston เลื่อนลงจนขีดของ scribed mark ตัวล่างอยู่ในระดับเดียวกับขอบบนของ barrel เครื่องทดสอบ MFI จะเริ่มจับเวลาโดยอัตโนมัติ และจะหยุดเมื่อถึงระยะที่ตั้ง
4. ค่าที่ได้จากการทดสอบนี้จะเป็นค่า MVR มีหน่วยเป็น CC/10 mins
การคำนวณค่าและรายงานผล Method A
1. ชั่งพลาสติกหลอมไหลที่ตัดไว้ สังเกตที่พลาสติกต้องไม่มีฟองอากาศภายอยู่ใน
2. คำนวณหาค่าเฉลี่ยจากค่าน้ำหนักของพลาสติกหลอมไหลทั้ง 3 ชิ้น
3. คำนวณค่า MFR จากสมการ:
MFR= 10W /T
where:
MFR = ค่าดัชนีการหลอมไหล (Melt Flow Rate in grams / 10 minutes.)
W = ค่าน้ำหนักเฉลี่ยของพลาสติกหลอมไหล.(everage weigh of extrudated in gram)
T = ช่วงเวลาที่ตัดของพลาสติกหลอมไหล (the extrusion time per sample in minutes).
4. รายงานค่า MFI พร้อมทศนิยม 2 ตำแหน่ง พร้อมข้อมูลของการทดสอบ เช่น อุณหภูมิ และ
ตุ้ม น้ำหนักทดสอบ
ρ = m / 0.711X L
where:
ρ = ค่าความหนาแน่น (melt density,g/cm3)ของพลาสติกที่อุณหภูมิทดสอบ
m = ค่าเฉลี่ยของน้ำหนัก (g) ของพลาสติกหลอมไหลที่ตัดตาม Method A.
L = ระยะการเคลื่อนที่ของ Piston (mm.) จากการวัดของ AFRT หรือ
จากตัววัดระยะ Piston ของเครื่องนั้นๆ ตาม Method B.
หมายเหตุ ค่า melt density ที่คำนวณได้นี้จะไม่เท่ากับการวัดค่า density ที่อุณหภูมิปกติ (23 C) จาก
การวัดด้วย density gradient ตามมาตรฐาน ASTM D1505 เช่นถ้าใช้เม็ดพลาสติก หมายเลข GD
6250 ของ "Hostalen" ที่มีค่า MFI เท่ากับ 1.0 ถึง 1.1g/10 mins มาทำการทดสอบหาค่า melt
density จะได้ ค่า melt density เท่ากับ 0.760 ที่อุณหภูมิ 190 C ในขณะที่วัดค่า density ที่อุณหภูมิ 23
C ด้วยเครื่อง Density gradient column จะได้ค่า density เท่ากับ 0.947
•เป็นการทดสอบคุณสมบัติการไหลตัวของพลาสติกเหลวจำพวก Thermoplastics ตาม
•มาตรฐาน DIN 53735 (MFI, Melt Flow Index) ASTM D 1238 และ ISO 1133 (MFR, Melt Flow Rate) การทดสอบนี้จะคล้ายกับการ Extrusion คือเป็นการหลอมเหลวพลาสติกในกระบอกทดสอบ (cylinder) ด้วยอุณหภูมิที่กำหนดแล้วใช้น้ำหนักกดตามค่าที่กำหนดเช่นกันกดลงบนแท่งกด
•(Piston) โดยให้แท่งกดกระทำกับพลาสติกเหลวที่อยู่ในกระบอกทดสอบ พลาสติกเหลวก็จะไหลผ่านหัวดายน์ออกมา หลังจากนั้นก็นำพลาสติกที่ไหลอกมาไปชั่งน้ำหนักเทียบกับเวลา 10 นาที เราก็จะได้ค่าของ MFI ของพลาสติก ซึ่งมีหน่วยเป็น กรัม /10 นาที
nMelt flow index เป็นคุณสมบัติที่จำเป็นต่อการผลิต
nปัจจุบันมีการใช้วัสดุสังเคราะห์ประเภทพลาสติกเป็นจำนวนมาก ทำให้เกิดมีโรงงานผลิต (produce) แปรรูป (process) และนำกลับมาใช้ (recycle)ของผลิตภัณฑ์พลาสติกมากขึ้นเช่นกัน ปริมาณสูญเสียของพลาสติกในการผลิตในแต่ละวันก็มีมากเช่นกัน มูลค่าของการสูญเสียหรือมากจนเป็นความเสียหายตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงเครื่องจักรในโรงงาน เหตุผลหนึ่งก็มาจากการไม่ทราบคุณสมบัติที่ถูกต้องหรือความเหมาะสมของคุณสมบัติของพลาสติกที่นำมาผลิต จึงต้องมีการตรวจสอบคุณภาพของวัตถุดิบ
ถ้าใน 1 วันเราต้องใช้พลาสติกเป็นวัตถุดิบในการผลิต ฟิล์ม,พลาสติกแผ่นขวด,ถ้วย และ อื่นๆ แต่วัตถุดิบซึ่งก็คือ เม็ดพลาสติก มีคุณสมบัติไม่ตรงตามที่เครื่องจักรใช้ผลิตได้ การสูญเสียที่จะเกิดก็คือเราต้องส่งคืนหรือทิ้งเม็ดพลาสติกเหล่านั้น และอาจตามมาด้วยความเสียหาย คือต้องหยุดเครื่องจักรเพื่อรอเม็ดพลาสติกใหม่หรือถ้าเม็ดพลาสติกที่ใส่เข้าไปในเครื่องจักร หรือ extruder ทำให้เครื่องจักรเสียหายใช้การไม่ได้ต้องหยุดเครื่องจักรเพื่อซ่อมแซม ขาดรายได้ ต้นทุนการผลิตเพิ่ม ขาดทุน แต่ด้วยเครื่องทดสอบหาดัชนีการหลอมไหล (melt flow indexer) ความเสี่ยงที่กล่าวมาตั้งแต่ต้นก็จะน้อยลงหรือหมดไป
MFI
เป็นการทดสอบคุณสมบัติการไหลตัวของพลาสติกเหลวจำพวก Thermoplastics ตามมาตรฐาน DIN 53735 (MFI, Melt Flow Index) ASTM D 1238 และ ISO 1133 (MFR, Melt Flow Rate) การทดสอบนี้จะคล้ายกับการ Extrusion คือเป็นการหลอมเหลวพลาสติกในกระบอกทดสอบ (cylinder) ด้วยอุณหภูมิที่กำหนดแล้วใช้น้ำหนักกดตามค่าที่กำหนดเช่นกันกดลงบนแท่งกด(Piston) โดยให้แท่งกดกระทำกับพลาสติกเหลวที่อยู่ในกระบอกทดสอบ พลาสติกเหลวก็จะไหลผ่านหัวดายน์ออกมา หลังจากนั้นก็นำพลาสติกที่ไหลอกมาไปชั่งน้ำหนักเทียบกับเวลา 10 นาที เราก็จะได้ค่าของ MFI ของพลาสติก ซึ่งมีหน่วยเป็น กรัม /10 นาที
nเครื่องทดสอบหาอัตราการไหลนอกจากใช้หาค่าอัตราการไหลของพลาสติกแล้วยังใช้เป็นกระบวนการทางอ้อมในการบอกค่าน้ำหนักของโมเลกุลของเม็ดพลาสติก (molecular weight)ได้ ถ้าเม็ดพลาสติกที่ทดสอบหา melt flow rate มีค่า สูงก็แสดงว่าเม็ดพลาสติกนั้นมีค่า molecular weight ต่ำ และขณะเดียวกัน melt flow rate ยังบอกถึงความสามารถในการหลอมไหลของวัสดุภายใต้แรงดัน. ในทางกลับกัน melt flow rate ยังใช้ในการวิเคราะห์หาค่าความหนืดของวัสดุภายใต้สภาวะการรับแรงต่างๆ อัตราส่วนระหว่างค่าการทดสอบหา melt flow rate 2 ครั้ง ที่ค่าน้ำหนักต่างกันก็นำไปหาค่าการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลของพลาสติกหรือ molecular weight distribution.
เครื่องทดสอบหา MFI มีการทำงานเหมือนกับ rheometerแต่เป็นการทดสอบพลาสติกภายใต้เงื่อนไข การกำหนดแรงเฉือนต่ำ (low shear).ถึงแม้ว่าค่า shear stress หรือ shear rate ที่กำหนดหรือทดสอบจะมีค่าต่ำมากเมื่อเทียบกับค่าที่ใช้ในกระบวนการผลิต แต่ก็ยังนำไปใช้ประโยชน์ในการกำหนดหรือเลือกใช้วัสดุในกระบวนการผลิตได้ ค่า MFR ที่สูงแสดงว่ามีความสามารถในการหลอมไหลได้ง่ายหรือนำไปใช้ในกระบวนการผลิตที่ต้องการ shear rate สูงเช่น กระบวนการขึ้นรูปด้วยการฉีด(Injection molding) ค่า MFR ใช้แสดงค่าของ molecular weight ของพลาสติก และ ค่าความแข็งแรงทางกล(mechanical strength)ได้ด้วย
nเครื่องทดสอบหา MFI นอกจากจะใช้หาค่า MFR,MFI หรือ MI เรายังใช้หาค่าคุณสมบัติอื่นๆของพลาสติกได้อีก เช่น
nค่าความสัมพันธ์ระหว่าง shear stress กับ shear rate
nDie Swell or swelling ratio, คืออัตราส่วนทางคณิตศาสตร์ ระหว่าง เส้นผ่านศูนย์กลางของพลาสติกที่ไหลออกและเย็นตัวที่อุณหภูมิปกติ กับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ die ค่าของ die swell จะสำคัญมากต่อกระบวนการขึ้นรูปงานท่อ
(pipe extrusion) และ งานขึ้นรูปเป่าขวด (blow molding)
nDRAW DOWN
Draw Down คือพฤติกรรมที่พลาสติกหลอมไหลที่ออกมาจาก die (polymer extrudate) มีการยืดตัวโดยค่าน้ำหนักของตัวมันเอง ซึ่งพฤติกรรมนี้จะเป็นตัวบอกว่าพลาสติกมีคุณสมบัติดีพอที่จะนำไปใช้ในกระบวนการขึ้นรูปขวด (blow molding) หรือไม่
nเครื่องทดสอบ MFI ถูกออกแบบเพื่อใช้ทดสอบหาค่า MFI ตามมาตรฐาน ISO 1133 และ ASTM D 1238 ISO1133 ซึ่งเข้ามาแทนที่ของมาตรฐานของประเทศต่างๆเช่น DIN 53735 (Germany), NF: 51-106 (France), UNI 5640-74 (Italy) U NE 53098 (Spain).
nเครื่องทดสอบ MFI มีส่วนประกอบและการทำงานคือ เป็นเครื่องทดสอบหาคุณสมบัติการไหลของพลาสติกโดยการรีดผ่านรูมาตรฐาน (standard die) แรงที่ใช้ในการรีด (extrude) ได้จาก ตุ้มน้ำหนัก กดผ่าน piston ไปยังพลาสติกที่ได้รับความร้อนจนหลอมไหล โดยความร้อนจะถูกควบคุมด้วยตัวควบคุมอุณหภูมิพลาสติกที่ได้รับความร้อนจะหลอมไหลผ่าน die มาตรฐาน ด้วยแรงกดจากตุ้มน้ำหนัก มีการทดสอบหาค่า MFI อยู่ 2 วิธี
nวิธีที่ 1 manual cut-off (Procedure A) วิธีนี้เหมาะกับพลาสติกที่มีค่า MFR อยู่ระหว่าง 0.15 ถึง 25 g/10mins หรือใช้สำหรับการเปรียบเทียบระหว่าง พลาสติกทัวไปกับพลาสติกที่เติมสาร
nวิธีที่ 2 automatic method (Procedure B) วิธีนี้จำเป็นจะต้องทราบค่า melt density เพื่อประกอบในสมการ คำนวณหาค่า MFI,โดยการหาค่าปริมาตรของพลาสติกหลอมไหลต่อเวลา(Melt Volume Rate,MVR) AFRT เป็นอุปกรณ์เสริมเพื่อช่วยวัดหาระยะการเคลื่อนที่ของ piston นำมาคำนวณ Melt Volume Rate,MVR ภายระยะที่กำหนดโดยอัตโนมัติ วิธีทดสอบ B เหมาะกับการทดสอบหาค่า MFI ตั้งแต่ 0.5 ถึง 900g/10mins.(ตาม ISO 1133 กำหนดให้ทดสอบได้ถึง 100g/10mins )
nขั้นตอนการทดสอบ
1. ถ้าเครื่องยังไม่เปิดใช้งาน ตรวจสอบการตั้งวางเครื่องให้ได้ระดับ โดยวางระดับน้ำที่ด้านบนของ
barrel ปรับขาตั้งวางเครื่องให้ระดับน้ำอยู่ตรงกึ่งกลาง เอาระดับน้ำออก
2. เปิดเครื่องทดสอบตั้งระดับอุณหภูมิที่กำหนดตามค่าประเภทของเม็ดพลาสติก
3. เมื่ออุณหภูมิถึงจุดที่ตั้งและคงที่ ใส่ die และ Piston เข้าไปใน bore รอจนอุณหภูมินิ่งอีกครั้ง
4. ดึง Piston ออก ใส่ตัวอย่างทดสอบตามปริมาณในตารางเข้าไปใน bore ทีละน้อยจะหมด ระหว่างที
ใส่ตัวอย่างทดสอบให้ใช้ charging tool กดไล่อากาศจากตัวอย่างทดสอบ การใส่ตัวอยางทดสอบ
และ pac ควรใช้เวลาไม่เกิน1 นาที
5. ใส่ Pistonพร้อมกับตัวค้ำยัน (piston support sleeve) และรอจนครบเวลา preheat (ประมาณ4-6
นาที)
6. วางตุ้มน้ำหนักตามค่าจากตารางบน Piston จะมีพลาสติกหลอมไหลเริ่มออกมาจาก die
7. ห้ามทำการกดตุ้มน้ำหนักหลังจากครบเวลา preheat แล้ว
วิธีทดสอบตาม Method A
1 นำ piston support sleeve ออก เริ่มการทดสอบ
2. ขณะที่ piston เลื่อนลงจนขีดของ scribed mark ตัวล่างอยู่ในระดับเดียวกับขอบบน
ของ barrel ตัดพลาสติกที่ไหลออกจาก die ออกและเริ่มจับเวลา
3. ตัดพลาสติกที่ไหลออกอีกครั้งเมื่อครบเวลาการตัดตามตาราง
4. ในการทดสอบสามารถทำการทดสอบได้มากกว่า 1 ครั้งแต่ต้องอยู่ในช่วงของ scribed marks
วิธีทดสอบตาม Method B
ก่อนการทดสอบ ให้กำหนดค่าระยะของการวัดของ AFRT หรือ ตัววัดระยะ
2. นำ piston support sleeve ออก เริ่มการทดสอบ
3. ขณะที่ piston เลื่อนลงจนขีดของ scribed mark ตัวล่างอยู่ในระดับเดียวกับขอบบนของ barrel เครื่องทดสอบ MFI จะเริ่มจับเวลาโดยอัตโนมัติ และจะหยุดเมื่อถึงระยะที่ตั้ง
4. ค่าที่ได้จากการทดสอบนี้จะเป็นค่า MVR มีหน่วยเป็น CC/10 mins
การคำนวณค่าและรายงานผล Method A
1. ชั่งพลาสติกหลอมไหลที่ตัดไว้ สังเกตที่พลาสติกต้องไม่มีฟองอากาศภายอยู่ใน
2. คำนวณหาค่าเฉลี่ยจากค่าน้ำหนักของพลาสติกหลอมไหลทั้ง 3 ชิ้น
3. คำนวณค่า MFR จากสมการ:
MFR= 10W /T
where:
MFR = ค่าดัชนีการหลอมไหล (Melt Flow Rate in grams / 10 minutes.)
W = ค่าน้ำหนักเฉลี่ยของพลาสติกหลอมไหล.(everage weigh of extrudated in gram)
T = ช่วงเวลาที่ตัดของพลาสติกหลอมไหล (the extrusion time per sample in minutes).
4. รายงานค่า MFI พร้อมทศนิยม 2 ตำแหน่ง พร้อมข้อมูลของการทดสอบ เช่น อุณหภูมิ และ
ตุ้ม น้ำหนักทดสอบ
ρ = m / 0.711X L
where:
ρ = ค่าความหนาแน่น (melt density,g/cm3)ของพลาสติกที่อุณหภูมิทดสอบ
m = ค่าเฉลี่ยของน้ำหนัก (g) ของพลาสติกหลอมไหลที่ตัดตาม Method A.
L = ระยะการเคลื่อนที่ของ Piston (mm.) จากการวัดของ AFRT หรือ
จากตัววัดระยะ Piston ของเครื่องนั้นๆ ตาม Method B.
หมายเหตุ ค่า melt density ที่คำนวณได้นี้จะไม่เท่ากับการวัดค่า density ที่อุณหภูมิปกติ (23 C) จาก
การวัดด้วย density gradient ตามมาตรฐาน ASTM D1505 เช่นถ้าใช้เม็ดพลาสติก หมายเลข GD
6250 ของ "Hostalen" ที่มีค่า MFI เท่ากับ 1.0 ถึง 1.1g/10 mins มาทำการทดสอบหาค่า melt
density จะได้ ค่า melt density เท่ากับ 0.760 ที่อุณหภูมิ 190 C ในขณะที่วัดค่า density ที่อุณหภูมิ 23
C ด้วยเครื่อง Density gradient column จะได้ค่า density เท่ากับ 0.947
วันพฤหัสบดีที่ 15 กรกฎาคม พ.ศ. 2553
Melt flow index
MFI (Melt flow index) คือเครื่องทดสอบคุณสมบัติการไหลตัวของพลาสติกเหลวจำพวก Thermoplastics ตามมาตรฐาน DIN 53735 , ASTM D 1238 , และ ISO 1133 (MFR, Melt Flow Rate) การทดสอบนี้จะคล้ายกับการ Extrusion คือเป็นการหลอมเหลวพลาสติกในกระบอกทดสอบ (BARREL) ด้วยอุณหภูมิที่กำหนดแล้วใช้น้ำหนักกดตามค่าที่กำหนด กดลงบนแท่งกด (Piston) โดยให้แท่งกดกระทำกับพลาสติกเหลวที่อยู่ในกระบอกทดสอบ พลาสติกเหลวก็จะไหลผ่านหัวดายน์ออกมา หลังจากนั้นก็นำพลาสติกที่ไหลออกมาไปชั่งน้ำหนักเทียบกับเวลา 10 นาที จะได้ค่าของ MFI ของพลาสติก ซึ่งมีหน่วยคือ g/10 min.
MFI เป็นค่าที่บ่งถึงความสามารถในการไหลของพลาสติกหลอม ณ.อุณหภูมิหนึ่งโดยใช้น้ำหนักกดคงที่ (อุณหภูมิและน้ำหนักกดของพลาสติก)แต่ละชนิดจะกำหนดในมาตรฐาน ASTM D1238, ISO 1133 และJIS K7210) melt flow index แสดงค่าเป็น g/10min ตามด้วยอุณหภูมิ(OC)/น้ำหนัก (kg))
MVR เป็นค่าเทียบเคียงของค่า MFI ในรูปของปริมาตร ซึ่งแสดงค่าเป็นcm3/10 min โดยคำนวณปริมาตรของพลาสติกหลอมจากระยะการเคลื่อนที่ของแกนกระบอกที่ได้จาก displacement transducer
Melt density เป็นค่าที่คำนวณจาก melt flow index/melt volume rate ซึ่งแสดงค่าเป็น g/cm3
Melt flow index มักถูกนำมาใช้ในการควบคุมคุณภาพเม็ดพลาสติกหรือคอมพาวด์
ทำไมต้องทดสอบหาค่า MFI ?
1, ลดปัญหาของเสียที่เกิดจากการ Extrusion เพราะพลาสติกที่มีค่า MFI สูงจะมีค่า Tensile Strength สูงเช่นกัน ดังนั้นถ้ารู้ค่าMFI ที่แน่นอน จะสามารถปรับปรุงกระบวนการผลิตได้ทันท่วงที
2, สามารถเลือก ซื้อเม็ดพลาสติกจากหลายแหล่งเพื่อลดต้นทุน
3, รู้ค่า MFI จากเม็ดพลาสติก Recycle ที่เหลือใช้
4,สามารถพัฒนาคุณภาพของสินค้าให้ดียิ่งขึ้น
5,สามารถควบคุมต้นทุนการผลิตได้
6,ตอบข้อโต้แย้ง Customer Or Suppliers
มาตรฐาน
ASTM D 1238, ISO 1133 และ JIS K 7210
การทดสอบค่า melt flow index ของพลาสติกทำโดยการหลอมพลาสติก ณ.อุณหภูมิหลอม ในกระบอกโลหะ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 50.8 mm และยาว162 mm) ที่ควบคุมอุณหภูมิให้สม่ำเสมอ จากนั้นใช้น้ำหนักกดแกนกระบอก
ดันให้พลาสติกหลอมผ่านดายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.0955 mm และยาว 8 mm
Method A (สามารถใช้กับพลาสติกที่มี MFI 0.15 – 50 g/10min): ตัดเส้นพลาสติกที่ออกจากดายตามเวลากำหนด ประมาณ 3 ครั้ง จากนั้นชั่งน้ำหนักเส้นพลาสติกเมื่อเย็นตัวแล้ว คำนวณค่า MFI (เฉลี่ย) โดยมีหน่วยเป็นg/10min
Method B (สามารถใช้กับพลาสติกที่มี MFI = 0.50 – 900 g/min และทราบค่า melt density): ตั้งเวลาตามกำหนด ใช้ automatic displacement transducer วัดระยะการไหล ค่าที่ได้เป็น MVR (cm3/10 min) ซึ่งค่า MFIคำนวณได้โดยอาศัย melt density ที่ทราบค่าอยู่แล้ว
Method AB (หาค่า melt density): ตั้งเวลาตามกำหนด ใช้ automatic displacement transducer วัดระยะการไหล ค่าที่ได้เป็น MVR (cm3/10 min)และตัดเส้นพลาสติกที่ออกจากดายตามเวลากำ หนดเพื่อหาค่า MFI (g/10min) จากนั้นคำนวณ melt density
Melt density (g/cm3) = MFI (g/10min) / MVR (cm3/10 min)
• ASTM Standard D1238 "Standard Test Method for Flow Ratios of Thermoplastics by Extrusion Plastometer"
• ISO1133 "Plastics - Determination of the Melt Mass-Flow Rate (MFR) and Melt Volume-Flow Rate (MVR) of Thermoplastics".
MFI เป็นค่าที่บ่งถึงความสามารถในการไหลของพลาสติกหลอม ณ.อุณหภูมิหนึ่งโดยใช้น้ำหนักกดคงที่ (อุณหภูมิและน้ำหนักกดของพลาสติก)แต่ละชนิดจะกำหนดในมาตรฐาน ASTM D1238, ISO 1133 และJIS K7210) melt flow index แสดงค่าเป็น g/10min ตามด้วยอุณหภูมิ(OC)/น้ำหนัก (kg))
MVR เป็นค่าเทียบเคียงของค่า MFI ในรูปของปริมาตร ซึ่งแสดงค่าเป็นcm3/10 min โดยคำนวณปริมาตรของพลาสติกหลอมจากระยะการเคลื่อนที่ของแกนกระบอกที่ได้จาก displacement transducer
Melt density เป็นค่าที่คำนวณจาก melt flow index/melt volume rate ซึ่งแสดงค่าเป็น g/cm3
Melt flow index มักถูกนำมาใช้ในการควบคุมคุณภาพเม็ดพลาสติกหรือคอมพาวด์
ทำไมต้องทดสอบหาค่า MFI ?
1, ลดปัญหาของเสียที่เกิดจากการ Extrusion เพราะพลาสติกที่มีค่า MFI สูงจะมีค่า Tensile Strength สูงเช่นกัน ดังนั้นถ้ารู้ค่าMFI ที่แน่นอน จะสามารถปรับปรุงกระบวนการผลิตได้ทันท่วงที
2, สามารถเลือก ซื้อเม็ดพลาสติกจากหลายแหล่งเพื่อลดต้นทุน
3, รู้ค่า MFI จากเม็ดพลาสติก Recycle ที่เหลือใช้
4,สามารถพัฒนาคุณภาพของสินค้าให้ดียิ่งขึ้น
5,สามารถควบคุมต้นทุนการผลิตได้
6,ตอบข้อโต้แย้ง Customer Or Suppliers
มาตรฐาน
ASTM D 1238, ISO 1133 และ JIS K 7210
การทดสอบค่า melt flow index ของพลาสติกทำโดยการหลอมพลาสติก ณ.อุณหภูมิหลอม ในกระบอกโลหะ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 50.8 mm และยาว162 mm) ที่ควบคุมอุณหภูมิให้สม่ำเสมอ จากนั้นใช้น้ำหนักกดแกนกระบอก
ดันให้พลาสติกหลอมผ่านดายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.0955 mm และยาว 8 mm
Method A (สามารถใช้กับพลาสติกที่มี MFI 0.15 – 50 g/10min): ตัดเส้นพลาสติกที่ออกจากดายตามเวลากำหนด ประมาณ 3 ครั้ง จากนั้นชั่งน้ำหนักเส้นพลาสติกเมื่อเย็นตัวแล้ว คำนวณค่า MFI (เฉลี่ย) โดยมีหน่วยเป็นg/10min
Method B (สามารถใช้กับพลาสติกที่มี MFI = 0.50 – 900 g/min และทราบค่า melt density): ตั้งเวลาตามกำหนด ใช้ automatic displacement transducer วัดระยะการไหล ค่าที่ได้เป็น MVR (cm3/10 min) ซึ่งค่า MFIคำนวณได้โดยอาศัย melt density ที่ทราบค่าอยู่แล้ว
Method AB (หาค่า melt density): ตั้งเวลาตามกำหนด ใช้ automatic displacement transducer วัดระยะการไหล ค่าที่ได้เป็น MVR (cm3/10 min)และตัดเส้นพลาสติกที่ออกจากดายตามเวลากำ หนดเพื่อหาค่า MFI (g/10min) จากนั้นคำนวณ melt density
Melt density (g/cm3) = MFI (g/10min) / MVR (cm3/10 min)
• ASTM Standard D1238 "Standard Test Method for Flow Ratios of Thermoplastics by Extrusion Plastometer"
• ISO1133 "Plastics - Determination of the Melt Mass-Flow Rate (MFR) and Melt Volume-Flow Rate (MVR) of Thermoplastics".
การทดสอบแรงดึงของโลหะ (Tensile test of metal)
การทดสอบแรงดึงคืออะไร
การทดสอบแรงดึงใช้สำหรับการประเมินความแข็งแรงของโลหะหรือโลหะผสมด้วยการใช้วิธีดึงจนขาดในช่วงเวลาสั้น ๆ ด้วยอัตราคงที่ ตัวอย่างที่ใช้ทดสอบจะมีลักษณะแตกต่างกันไปสำหรับโลหะอาจทำเป็นแผ่นหรืออาจทำเป็นแท่ง โดยข้อมูลที่ได้คือกราฟระหว่างความเค้นกับความเครียดทางวิศวกรรมหรือแรงและการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของชิ้นงาน
ข้อมูลสมบัติเชิงกลที่ได้จากการทดสอบแรงดึงและ แผนภาพความเค้นและความเครียด ทางวิศวกรรมมีดังนี้
- โมดูลัสของความเป็นอิลาสติก (Modulus of elasticity)
- ความเค้นและความเครียด ณ. จุดคราก (Stress and strain at yield)
- ความต้านทานแรงดึงสูงสุด (Ultimate tensile stress)
- เปอร์เซ็นต์การยืดตัว (Percent elongation)
โมดูลัสของความเป็นอิลาสติก (Modulus of elasticity)
โมดูลัสของความเป็นอิลาสติก : เป็นค่าความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของวัสดุ เมื่อได้ รับแรงกระทำสามารถหาได้จากความชันของกราฟความเค้นและความเครียดของวัสดุในระยะแรก ที่ยังแสดงสมบัติยืดหยุ่นอยู่ สำหรับโลหะจะมีค่าน้อยกว่า 0.5 % ของความเครียด โดยที่โมดูลัส ของความเป็นอิลาสติกนี้เกี่ยวข้องกับความแข็งแรงของพันธะ (bond strength) ระหว่างอะตอม ของโลหะหรือของโลหะผสม (ดูตารางที่ 1) โลหะที่มีค่าโมดูลัสของความเป็นอิลาสติกสูงจะแกร่ง ไม่เปลี่ยนแปลงรูปร่างง่าย เช่น เหล็กกล้ามีค่าโมดูลัสของการยืดตัว 30 x 106 psi. (207 GPa) ในขณะที่โลหะอลูมิเนียมมีค่าต่ำกว่าประมาณ 10 - 11 x 106 psi (69 - 76 GPa) โปรดสังเกตว่า ในช่วงความยืดตัวของแผนภาพความเค้นและความเครียดค่าโมดูลัสจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง เมื่อความเค้นเพิ่มขึ้น
ตารางที่ 1 แสดงค่าคงที่ของการยืดตัวของ Isotropic Materials ที่อุณหภูมิห้อง
| Materials | Modulus of elasticity | Shear Modulus | Poisson’s ratio |
| 10-6 psi (GPa) | 10-6 psi (GPa) | ||
| Aluminium alloys | 10.5 (72.4) | 4.0 (27.5) | 0.31 |
| Copper | 16.0 (110) | 6.0 (41.4) | 0.33 |
| Steel | 29.0 (200) | 11.0 (75.8) | 0.33 |
| Stainless steel | 28.0 (193) | 9.5 (65.6) | 0.28 |
| Titanium | 17.0 (117) | 6.5 (44.8) | 0.31 |
| Tungsten | 58.0 (400) | 22.8 (157) | 0.27 |
ที่มา : G.Dieter "Mechanical Metallurgy". 3d.ed. McGraw-Hill, 1986 G = giga = 109
ความเค้นและความเครียด ณ. จุดคราก (Stress and strain at yield)
ความเค้นและความเครียด ณ. จุดคราก : เป็นค่าความเค้นและความเครียดของวัสดุ ณ.จุดที่เปลี่ยน สมบัติจากอิลาสติกไปเป็นพลาสติก หรืออีกนัยหนึ่งหมายความว่าวัสดุนั้นจะมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง อย่างถาวรเมื่อความเค้นหรือความเครียดมีค่ามากกว่านี้ สำหรับวัสดุที่แสดงจุดครากอย่างชัดเจนเราจะ สังเกตได้จากที่กราฟมีค่าความชันเท่ากับศูนย์ ส่วนในกรณีที่วัสดุไม่แสดงจุดครากอย่างอย่างชัดเจนนั้น อาจกำหนดให้ใช้ 0.2% หรือ 0.1% ของ plastic strain ที่เกิดขึ้นในแผนภาพความเค้นและความเครียด เป็นค่ากำหนดในการหาจุดคราก อาจเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า offset yield
ความต้านทานแรงดึงสูงสุด (Ultimate tensile strength)
ความต้านทานแรงดึงสูงสุด : คือความแข็งแรงสูงสุดของวัสดุ พิจารณาจากความเค้นทางวิศวกรรม สูงสุดในแผนภาพความเค้นและความเครียดค่านี้ไม่ค่อยใช้มากในงานออกแบบทางวิศวกรรมก่อสร้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับพวกโลหะอ่อน (ductile alloy) เนื่องจากมีการการเปลี่ยนรูปอย่างถาวรขึ้น อย่างมากก่อนถึงค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด แต่อย่างไรก็ตามค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดนี้ ยังสามารถบ่งชี้ได้ว่าโลหะนั้นมีความสมบูรณ์หรือไม่ถ้าโลหะนั้นไม่สมบูรณ์ เช่น มีรูพรุน (Porosity) จะทำให้ค่า strength ลดลง
เปอร์เซ็นต์การยืดตัว (Percent elongation (%Strain) )
เปอร์เซ็นต์การยืดตัว : ปริมาณ เปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของชิ้นงานตัวอย่างภายใต้แรงดึง เมื่อเทียบ กับระยะการวัด (gage length) ของชิ้นงานทดสอบ และยังเป็นค่าที่ใช้บอกถึงความอ่อน (ductile) ของวัสดุ โดยทั่วไปโลหะยิ่งอ่อนยิ่งมีค่าเปอร์เซ็นต์ความยืดมากแสดงว่าโลหะนั้นเปลี่ยนรูปมาก สำหรับโลหะอลูมิเนียมบริสุทธิ์ที่เป็นแผ่นหนา 0.062 นิ้ว (1.6 mm) จะมีเปอร์เซ็นต์การยืดตัว สูง ถึง 35 % แต่ถ้าเป็นโลหะอลูมิเนียมผสม (ความแข็งแรงสูงกว่า) 7075-T6 ที่หนาเท่ากัน จะมีเปอร์เซ็นต์การยืดตัว เพียง 11 % เปอร์เซ็นต์การยืดตัว ณ จุดที่ขาดมีความสำคัญทางด้านวิศวกรรมมาก เพราะนอกจากจะทำ ให้เราทราบว่าโลหะนั้นอ่อนเพียงใดแล้วยังจะเป็นดัชนีที่ชี้ให้ทราบว่าโลหะนั้นมีคุณภาพอย่างไรอีกด้วย
สมัครสมาชิก:
ความคิดเห็น (Atom)