Melt Flow Index

Il Melt Flow Index (MFI), o indice di fluidità a caldo, misura quanto facilmente un polimero termoplastico allo stato fuso scorre attraverso un capillare calibrato (tramite un apposito strumento chiamato plastometro o melt flow tester), sotto una temperatura e un carico normati.

Il risultato si esprime in grammi ogni 10 minuti e fornisce un’indicazione indiretta della viscosità e del peso molecolare del materiale: più alto è il valore, più il polimero fluisce facilmente.

Il Melt Flow Index (MFI) è uno dei test più utilizzati nelle attività di Ricerca e Sviluppo (R&D) e Controllo Qualità (QC) per caratterizzare per caratterizzare il comportamento di flusso dei polimeri termoplastici durante il processo di estrusione, confrontare materiali o lotti e verificare il comportamento del polimero nelle condizioni di prova prima che entri in produzione.  è una proprietà fondamentale utilizzata.

MFI (Melt Flow Index), MFR (Melt Mass-Flow Rate) e MVR (Melt Volume-Flow Rate) sono tre parametri usati nell’industria delle materie plastiche per misurare la fluidità di un polimero allo stato fuso. Vengono ricavati con lo stesso strumento (plastometro o melt flow tester) e la stessa procedura normata (ISO 1133 / ASTM D1238), ma esprimono due grandezze diverse: massa nei primi due casi, volume nel terzo.
Usare il parametro non corretto per la propria applicazione può falsare i confronti tra materiali, far fallire una certificazione di prodotto, o generare problemi in produzione difficili da individuare a posteriori.

• MFI (Melt Flow Index): è il termine storico e più comunemente utilizzato per indicare l’indice di fluidità in massa del polimero fuso. Indica la massa di materiale estruso nell’unità di tempo ed è espressa in g/10 min.
• MFR (Melt Mass-Flow Rate): è la denominazione tecnica e ufficiale moderna (secondo le norme ISO 1133 e ASTM D1238) per indicare indica la massa di materiale estruso nell’unità di tempo ed è espressa in g/10 min.
• MVR (Melt Volume-Flow Rate): indica invece il volume di materiale estruso nell’unità di tempo (secondo le norme ISO 1133 e ASTM D1238) ed è espresso in cm³/10 min.

MFR e MVR descrivono quindi la fluidità dello stesso materiale da due punti di vista differenti: rispettivamente massico e volumetrico. I due valori sono collegati dalla densità del polimero allo stato fuso (non quella del solido): MFR = MVR × densità di fusione.

Nel Metodo A (Gravimetrico – MFI / MFR), il materiale estruso viene tagliato a intervalli definiti e pesato per determinare direttamente l’MFR, espresso in g/10 min. L’operatore interviene quindi nella raccolta, nel taglio e nella pesatura dell’estruso.

Nel Metodo B (Volumetrico – MVR), la velocità del pistone viene rilevata automaticamente tramite encoder, e da questa si ricava il volume estruso: il processo è interamente automatizzato, più ripetibile e meno soggetto a errore umano.

La scelta del metodo deve tenere conto del materiale, della norma applicata, del risultato richiesto e della configurazione dello strumento.

Entrambe le normative descrivono lo stesso principio di prova Melt Flow Index, ma non sono perfettamente intercambiabili.

La normativa ISO 1133 è sviluppata dall’Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (ISO) ed è quella più utilizzata in Europa e a livello globale. La normativa ASTM D1238 è invece elaborata dall’American Society for Testing and Materials (ASTM International) ed è più diffusa negli Stati Uniti.

Pur condividendo lo stesso obiettivo (valutare la fluidità del polimero fuso) le due normative differiscono in alcuni dettagli tecnici, tra cui i parametri di prova e i requisiti per l’attrezzatura. Ad esempio:

• Tempi di preriscaldamento: 5 minuti per ISO 1133, 7 minuti per ASTM D1238
• Struttura interna delle procedure: ASTM D1238 distingue quattro procedure principali (A, B, C e D) per misurare la fluidità; ISO 1133 è suddivisa in due parti: ISO 1133-1, per materiali termoplastici generici, e ISO 1133-2, specifica per materiali sensibili al tempo e alla temperatura, come i polimeri soggetti a degradazione termica significativa.

La normativa da seguire dipende dal mercato di destinazione del prodotto e dalle specifiche richieste dal cliente finale.

ll valore del Melt Flow Index fornisce un’indicazione della facilità con cui il polimero fluisce allo stato fuso nelle specifiche condizioni della prova.

Un valore di MFI più elevato indica un polimero a più bassa viscosità di fusione e generalmente a più basso peso molecolare, quindi un materiale che scorre più facilmente ma con una resistenza meccanica ridotta.

Un valore più basso indica invece una viscosità alta (il materiale oppone più resistenza allo scorrimento) e un peso molecolare più alto m prestazioni meccaniche generalmente superiori, tipiche di applicazioni più esigenti (tubazioni in pressione, film ad alta resistenza). Non esiste una soglia universale: il valore va sempre confrontato con la scheda tecnica del materiale specifico o con lo storico dei lotti precedenti.