Standard di prova per materiali

ISO 1133 ASTM D1238

ISO 1133 ASTM D1238: due standard internazionali per la determinazione dell'indice di fluidità dei polimeri

Gli standard internazionali ISO 1133 ASTM D1238 definiscono i metodi di prova per la valutazione della fluidità dei polimeri termoplastici fusi. Questa caratteristica, nota anche come Melt Flow Index (MFI) o Melt Index (MI), descrive il comportamento di scorrimento del materiale sotto specifiche condizioni di temperatura e carico. Entrambi le normative sono dunque essenziali per garantire uniformità e qualità nei processi di produzione di materiali plastici utilizzati in numerosi settori industriali.

In particolare, l’ISO 1133, sviluppato dall’Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (ISO), è ampiamente utilizzato in Europa e a livello globale, mentre l’ASTM D1238, elaborato dall’American Society for Testing and Materials (ASTM International), è più diffuso negli Stati Uniti. Sebbene entrambi gli standard abbiano lo stesso obiettivo – valutare la fluidità del polimero – possono differire in alcuni dettagli tecnici, tra cui i parametri di prova e i requisiti specifici per l’attrezzatura.

Ad esempio, l’ISO 1133 distingue tra due metodi di prova principali:

ISO 1133-1: utilizzato per materiali termoplastici generici.
ISO 1133-2: specifico per materiali sensibili al tempo e alla temperatura, come i polimeri che mostrano degradazione termica significativa.

L’ASTM D1238 adotta una classificazione simile, differenziando tra test eseguiti a carico costante e test che impiegano un incremento graduale del peso per determinare la variazione della viscosità sotto diverse condizioni di stress.

Al di là delle differenze, l’adozione di questi standard offre importanti e considerevoli vantaggi:

Affidabilità delle misure
le condizioni standardizzate assicurano che i risultati siano riproducibili e comparabili a livello internazionale.

Conformità normativa
Molti regolamenti industriali richiedono l’uso di metodi standardizzati per garantire la sicurezza e l’efficacia dei materiali polimerici.

Ottimizzazione dei processi produttivi
Conoscere la fluidità dei polimeri aiuta a regolare le condizioni di lavorazione, minimizzando gli scarti e migliorando l’efficienza produttiva.

Selezione e sviluppo di nuovi materiali
Permette ai produttori di identificare le materie prime più adatte per applicazioni specifiche, migliorando la qualità del prodotto finito.

La misura del Melt Index rappresenta quindi un test fondamentale per il Controllo Qualità (QC) sul granulo e sulle polveri polimeriche. Come vedremo nel corso di questo articolo, l’esecuzione di prove ripetute di Melt Index consente inoltre di ricavare molte altre informazioni sul comportamento dei materiali, tra queste si segnala la stabilità termica del polimero la cui conoscenza può rivelarsi molto utile in fase di lavorazione (stampaggio, estrusione etc.) e messa a punto delle condizioni di processo.

Misurazione del Melt Flow Index secondo gli standard ISO 1133 ASTM D1238

l test per la determinazione del Melt Flow Index secondo gli standard ISO 1133 ASTM D1238 prevedono l’impiego di un plastometro a estrusione. Il polimero viene riscaldato fino alla sua temperatura di prova specifica e fatto fluire attraverso un ugello sotto un peso predefinito. La misurazione del materiale estruso consente di determinare il tasso di flusso del fuso, fornendo indicazioni sulla viscosità e sul comportamento reologico del materiale.

Il risultato della prova viene espresso attraverso due parametri principali:

MFR (Mass Flow Rate): Indice di fluidità in massa, espresso in grammi per 10 minuti.
Rappresenta la quantità di materiale termoplastico che attraversa un ugello standardizzato in un intervallo di 10 minuti, sotto condizioni specifiche di temperatura e carico.
MVR (Volume Flow Rate): Indice di fluidità in volume, espresso in cm³ per 10 minuti.
Indica il volume di materiale termoplastico che fluisce attraverso un ugello di dimensioni definite, sottoposto a un carico predefinito e a una temperatura controllata, nell’arco di 10 minuti.

Oltre ai due parametri fondamentali MFR e MVR, il test può includere altre misure chiave:

FRR (Flow Rate Ratio): Rapporto di fluidità
È il rapporto tra due valori di MFR misurati sotto carichi differenti; permette di tracciare diversi punti lungo la curva di viscosità del materiale.
ρ (Densità della plastica fusa alla temperatura di prova)
Definita come il rapporto tra MFR e MVR, la densità della plastica fusa può essere determinata attraverso la misurazione simultanea dell’indice di fluidità in massa e in volume utilizzando un plastometro a estrusione.

Tutti questi parametri sono essenziali per valutare la lavorabilità di un polimero nei processi di estrusione e stampaggio a iniezione, verificare l’idoneità alle applicazioni industriali, garantendo la riproducibilità delle misure e la conformità dei materiali ai requisiti industriali.

Importanza della misurazione dell’Indice di Fluidità

L’indice di fluidità è un parametro fondamentale per la lavorabilità dei polimeri nei processi di estrusione e stampaggio a iniezione.

Un valore elevato del Melt Flow Index indica che il materiale è molto fluido e facilmente processabile, ma potrebbe presentare minor resistenza meccanica. Al contrario, un valore basso suggerisce un materiale più viscoso e resistente, adatto per applicazioni strutturali.

La determinazione di questo parametro secondo gli standard ISO 1133 ASTM D1238 consente quindi di ottimizzare le condizioni di lavorazione, regolando temperatura e pressione per garantire una produzione efficiente. Determinare la qualità finale del prodotto, evitando problemi di scarsa omogeneità nel materiale polimerico. Infine, permette di selezionare il materiale termoplastico più idoneo a seconda delle esigenze di applicazione industriale.

Applicazioni Industriali degli standard ISO 1133 ASTM D1238

L’analisi della fluidità dei polimeri secondo gli standard ISO 1133 ASTM D1238 trova applicazione in numerosi settori, tra cui:

Industria automobilistica: per la verifica della processabilità dei materiali termoplastici utilizzati in componenti strutturali e interni.

Settore degli imballaggi: per garantire uniformità nelle caratteristiche di flusso di polimeri destinati alla produzione di film plastici e contenitori.

Industria elettronica: per valutare la stabilità dei materiali impiegati in componenti isolanti e strutturali.

Produzione di fibre sintetiche: dove è necessario garantire una costanza nelle caratteristiche reologiche del materiale per ottenere un prodotto uniforme.

Come l’ISO 1133 e il Melt Flow Index definiscono l’industria delle materie plastiche

La Normativa ISO 1133 è uno standard internazionale che definisce i metodi di prova per misurare la fluidità dei polimeri termoplastici fusi: Melt Flow Rate (MFR) e Melt Volume Rate (MVR). Questo test, noto anche come test MFI (Melt Flow Index), è ampiamente utilizzato nell’industria della plastica per valutare la capacità di un polimero di fluire sotto forma di fusione.