熔體流動(dòng)速率儀

一、概述

XNR-400D熔體流動(dòng)速率儀是按照GB/T3682-2000、ASTM D1238、JB/T5456、ISO1133標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)制造的用于測定熱塑性塑料熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（MFR）和熔體體積流動(dòng)（MVR）的儀器。測定熔體質(zhì)量流動(dòng)速率，采用手動(dòng)和自動(dòng)取樣，天平稱量的方式；測定熔體體積流動(dòng)速率是通過位移傳感器和自動(dòng)計(jì)時(shí)系統(tǒng)，先測量出活塞移動(dòng)規(guī)定距離所需時(shí)間，然后根據(jù)公式計(jì)算出體積流動(dòng)速率。兩種測定方法的終結(jié)果由微型打印機(jī)打印出來輸出。

該儀器采用彩色觸摸屏顯示，PLC微控機(jī)控制，電路模塊化，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，操作簡單，直觀明了，性能穩(wěn)定可靠，它不僅適用于熔融溫度較高的聚碳酸酯（PC）、氟塑料、尼龍等工程塑料，也使用于聚乙烯（PE）、ABS樹脂等熔融溫度較低的塑料測試，廣泛應(yīng)用于塑料生產(chǎn)、塑料制品、石油化工等行業(yè)以及大專院校、科研單位、商檢部門。

二、主要技術(shù)參數(shù)與工作條件：

1、主要技術(shù)參數(shù)

（1）擠壓出料部分：

口模內(nèi)徑      Φ2.095±0.005mm

口模長度       8.000±0.025 mm

料筒內(nèi)徑       Φ9.550±0.007 mm

料筒長度       152±0.1 mm

活塞桿頭直徑   9.474±0.007 mm

活塞桿頭長度   6.350±0.100 mm

（2）試驗(yàn)負(fù)荷質(zhì)量（八級）

活塞桿、組合砝碼質(zhì)量的相對誤差均不大于±0.5%

（3）時(shí)間范圍：0～999s

（4）溫度控制范圍：50～450℃；準(zhǔn)確度：±0.2℃   分辨率：0.1℃

（5）傳感器測量范圍0～40mm    精度±0.05mm

（6）時(shí)間測量范圍：0～999.99s    精度±0.1s

（7）外形尺寸：（長×寬×高）550×370×600mm

（8）重量（kg）:主機(jī)25kg    砝碼21.6kg    

 2、工作環(huán)境條件：

（1）環(huán)境溫度為10℃～40℃；環(huán)境相對濕度為30%～80%；周圍 無腐蝕性介質(zhì)，無較強(qiáng)的空氣對流；周圍無振動(dòng)、無較強(qiáng)的磁場干擾。

（2）在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上正確地安裝并調(diào)至水平

（3）工作時(shí)無強(qiáng)磁場干擾，空氣無強(qiáng)對流；

（4）電源：220V±10%    50Hz

三、原理與結(jié)構(gòu)

     XNR-400D熔體流動(dòng)速率儀實(shí)際上是一種塑料擠出機(jī)，它是在規(guī)定溫度條件下，用高溫加熱爐使被測物達(dá)到熔融狀態(tài)。這種熔融狀態(tài)被測物在規(guī)定的砝碼的負(fù)荷重力下，通過一定內(nèi)徑的小孔（即口模）進(jìn)行擠出試 驗(yàn)。熔體流動(dòng)速率儀就是指熱塑性塑料在一定的溫度和壓力下，熔體每10min通過標(biāo)準(zhǔn)口模的質(zhì)量或體積。前者被稱為熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（MFR），單位：克/10min。后者為熔體體積流動(dòng)速率（MVR），單位：立方厘米/10min。

熔體流動(dòng)速率不是聚合物的基本性質(zhì)，它只表征聚合物熔體流動(dòng)性能。通過對它的測量，可以了解聚合物分子量及其分布，交聯(lián)程度，加工性能等。

本儀器由以下六個(gè)部分組成：

1、基礎(chǔ)部分：包括位于儀器底部支撐及調(diào)節(jié)儀器水平的四個(gè)調(diào)節(jié)螺桿及儀器的基板

2、熔爐部分：它是儀器的的核心部分，包括用于裝試樣的料筒和料筒底部的口模，圓柱形的加熱體及套于其上的加熱套，爐內(nèi)裝有溫度傳感器，以對爐體進(jìn)行溫度測量和控制。

3、切斷擠出樣條部分：它位于熔爐底部，由刮刀、刮刀軸、和刮料電機(jī)組成，按動(dòng)主機(jī)觸屏上“手動(dòng)刮料”按鈕，既可切斷從口模中擠出的樣條。

4、控溫、測溫系統(tǒng)：本控溫系統(tǒng)的溫度檢測元件采用Pt100鉑電阻，通過溫控器模塊電路處理后，PLC微控機(jī)根據(jù)設(shè)定溫度與爐內(nèi)實(shí)際溫度求出系統(tǒng)偏差，利用PID算法求出輸出量，轉(zhuǎn)換成調(diào)功方式控制，通過控制固態(tài)繼電器每秒鐘導(dǎo)通的次數(shù)來控制溫度。

5、定（活塞）位移裝置：其位于熔爐右側(cè)，由位移傳感器、傳感器觸片、支架、鎖緊螺母等組成。在測定熔體體積流動(dòng)速率時(shí)用此裝置，使用時(shí)，將傳感器桿上的觸片放于1號砝碼的引桿頭上進(jìn)行測量，試驗(yàn)完成后，松開鎖母，將其旋轉(zhuǎn)到熔爐的后側(cè)，并鎖緊。

6、測定結(jié)果的輸出部分：在測試的基本操作完成后，把得到的有關(guān)數(shù)據(jù)輸入到儀器內(nèi)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過計(jì)算后將測定結(jié)果由打印機(jī)打印出試驗(yàn)結(jié)果。

四、儀器的安裝與調(diào)節(jié)

為了便于儀器的包裝以及防止在運(yùn)輸過程中零部件的損傷，在儀器裝箱時(shí)，將有些零、部件單獨(dú)包裝，儀器到貨開箱后，先按裝箱單所注明的名稱、數(shù)量把箱內(nèi)的主機(jī)、零部件、各種附件、技術(shù)資料等清點(diǎn)準(zhǔn)確，如有不符請及時(shí)與生產(chǎn)廠家聯(lián)系。當(dāng)檢查無損、無誤后將儀器置于穩(wěn)固的工作臺上。

操作方法：1、把聯(lián)接口模擋板的推拉桿向爐體內(nèi)推入，從料筒的 上端口向下看，可看到口模擋板，已將料筒的下端口徑擋住約三分之二，

2、然后把水準(zhǔn)儀從料筒的上端口插入料筒，觀察水準(zhǔn)儀里的水準(zhǔn)泡， 調(diào)節(jié)儀器基礎(chǔ)部分中的四個(gè)調(diào)節(jié)螺桿將水準(zhǔn)泡調(diào)到中間位置（這樣做的目的是使料筒達(dá)到鉛垂?fàn)顟B(tài)，以免活塞引起過分的摩擦及在重的負(fù)荷下彎曲）。取下水準(zhǔn)儀

      注意：在調(diào)節(jié)儀器期間，儀器不允許通電，否則將燒壞水準(zhǔn)儀。

五、測定方法及操作步驟：

調(diào)節(jié)儀器完畢，即可裝入口模進(jìn)行測試。

1、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（MFR）的測定

1.1裝入口模

用口模清理棒穿入口模孔中，從料筒的上端口裝入口模，并用裝料桿將其壓到與口模板接觸為止。

1.2將活塞桿(一級砝碼)從料筒的上端口放入料筒中。

1.3插上電源插頭，打開電源開關(guān)。

點(diǎn)擊“觸摸進(jìn)入＞＞”進(jìn)入下面界面

點(diǎn)擊“質(zhì)量法”方框進(jìn)入試驗(yàn)界面

“溫度設(shè)定”設(shè)定恒溫溫度，點(diǎn)擊“溫度設(shè)定”右面的方框彈出數(shù)字鍵盤，輸入所需要的溫度，范圍為50～400℃，超出范圍提示錯(cuò)誤，正確后點(diǎn)擊“Enter”數(shù)字鍵盤關(guān)閉，溫度設(shè)定右面的方框變成設(shè)定的溫度

“實(shí)際溫度”顯示的是爐內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度。

“取樣時(shí)間”設(shè)定刮料的時(shí)間間隔，點(diǎn)擊“取樣時(shí)間”右面的方框彈出數(shù)字鍵盤，輸框變成設(shè)定的時(shí)間。正確輸入后點(diǎn)擊“Enter”數(shù)字鍵盤關(guān)閉。

 “試驗(yàn)計(jì)時(shí)”顯示的是試驗(yàn)所需要的時(shí)間，范圍為0～999.9,單位為秒。點(diǎn)擊“試驗(yàn)開始”后開始記時(shí)，完成試驗(yàn)次數(shù)后停止。

“取樣次數(shù)” 設(shè)定刮料取樣的次數(shù)，點(diǎn)擊“試驗(yàn)次數(shù)”右面的方框彈出數(shù)字鍵盤，輸入所需要的次數(shù)，范圍為0～5,正確后點(diǎn)擊“Enter”數(shù)字鍵盤關(guān)閉，試驗(yàn)次數(shù)右面的方框變成設(shè)定的刮料的次數(shù)。

★ 試驗(yàn)參數(shù)在關(guān)機(jī)后將自動(dòng)保存，下次試驗(yàn)參數(shù)相同時(shí)無須再次輸入。

“試驗(yàn)開始”點(diǎn)擊后變成底色是紅色的“試驗(yàn)停止”，刮料電機(jī)將按照設(shè)定時(shí)間和試驗(yàn)次數(shù)完成切料動(dòng)作，完成后“試驗(yàn)停止”又變成“試驗(yàn)開始”。

“開始加熱”點(diǎn)擊后變成底色是紅色的“停止加熱”，爐體開始加熱，如需停止加熱點(diǎn)擊“停止加熱”，“停止加熱”又變成“開始加熱”。

“試驗(yàn)結(jié)果”點(diǎn)擊后進(jìn)入到試驗(yàn)結(jié)果界面，在下節(jié)有說明。

“返回”點(diǎn)擊后返回到試驗(yàn)選擇界面。

1.4試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定好，點(diǎn)擊“開始加熱”，當(dāng)達(dá)到恒溫點(diǎn)以后彈出如下提示窗口

恒溫15分鐘以后將此窗口點(diǎn)擊關(guān)閉，取出活塞桿，用裝料斗將試樣（顆粒或粉末）裝入料筒，用裝料桿壓實(shí)，裝料過程要在1分鐘內(nèi)完成，然后將活塞桿再裝入料筒中。

當(dāng)溫度恢復(fù)到設(shè)定溫度加減0.5℃時(shí)，可把試驗(yàn)所需砝碼（負(fù)荷）加到活塞桿上。

1.5擠出樣條的切取：

當(dāng)活塞桿下降到下環(huán)形標(biāo)記與銅導(dǎo)套上平面平齊時(shí)，點(diǎn)擊 “試驗(yàn)開始”，并將取樣盤放在出料口的下方，此時(shí)刮刀轉(zhuǎn)動(dòng)一次，刮刀切下的的樣條不可用，之后每隔設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)切取一次，直至達(dá)到取樣次數(shù)為止。在整個(gè)的取樣過程中，要保證能切取到無氣泡的樣條3～5個(gè)。當(dāng)活塞降到上環(huán)形標(biāo)記與銅導(dǎo)套上表面相平時(shí)，停止樣條的切取。即：取樣應(yīng)在活塞桿上的兩個(gè)環(huán)形標(biāo)記間的進(jìn)行。

1.6測定結(jié)果的打印輸出：

樣條冷卻后，用天平（0.001精度）分別稱其質(zhì)量,取其平均值。點(diǎn)擊“試驗(yàn)結(jié)果”，進(jìn)入到下面試驗(yàn)結(jié)果界面：

點(diǎn)擊“試驗(yàn)負(fù)荷”右面的方框彈出數(shù)字鍵盤，輸入所加的負(fù)荷數(shù)值，正確后點(diǎn)擊“Enter”，鍵盤關(guān)閉。

點(diǎn)擊“試樣平均質(zhì)量”右面的方框彈出數(shù)字鍵盤，輸入所稱試樣的平均質(zhì)量數(shù)值，正確后點(diǎn)擊“Enter”，鍵盤關(guān)閉。

輸入試樣平均質(zhì)量后，MFR將自動(dòng)計(jì)算出數(shù)值。

點(diǎn)擊“打印”方框，打印機(jī)將測定結(jié)果打印輸出。

點(diǎn)擊“返回”可返回到質(zhì)量法試驗(yàn)界面。

在此界面點(diǎn)擊“時(shí)鐘設(shè)定”可進(jìn)行年、月、日、時(shí)、分、秒的校正。

計(jì)算熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（MFR）的公式如下，單位g/10min。

MFR（ θ、mnom）=tref·m/t

式中：  θ—試驗(yàn)溫度

mnom—試驗(yàn)負(fù)荷kg

tref—參比時(shí)間（10min）S (600s)

m—切段的平均質(zhì)量g

t—取樣時(shí)間間隔S

取2位有效數(shù)字表示計(jì)算結(jié)果，并記錄所使用的試驗(yàn)條件，如：190/2.16（即：試驗(yàn)溫度/試驗(yàn)負(fù)荷）。

2、熔體體積流動(dòng)速率（MVR）的測定

試驗(yàn)方法：根據(jù)GB/T3682標(biāo)準(zhǔn)所述，先“測量活塞移動(dòng)規(guī)定距離所需的時(shí)間”，然后求得熔體體積流動(dòng)速率值。如果被測試樣的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率值＞1g／10min，≤20g／10min時(shí)，則測量活塞移動(dòng)5mm所需的時(shí)間，被測物的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率>20 g／10min時(shí)，測量活塞移動(dòng)10mm所需的時(shí)間。

操作步驟

2.1在試驗(yàn)方法選擇界面點(diǎn)擊“體積法”方框進(jìn)入到下面界面，此界面為體積法試驗(yàn)界面；

2.2輸入“溫度設(shè)定”、“位移設(shè)定”、“試驗(yàn)次數(shù)”（ 如果已知材料的熔融密度可將數(shù)值輸入，在試驗(yàn)結(jié)果中不輸入所切下的試樣的質(zhì)量，即可計(jì)算出MFR的值）,此界面“溫度”框顯示的是爐內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度。試驗(yàn)參數(shù)全部設(shè)定完成，點(diǎn)擊“開始加熱”， “開始加熱”變成“停止加熱”，當(dāng)達(dá)到恒溫點(diǎn)以后彈出提示窗，恒溫15分鐘之后將此窗口點(diǎn)擊關(guān)閉，取出活塞桿（一級負(fù)荷），將事先準(zhǔn)備好的試樣用裝料斗和裝料桿逐次裝入并壓實(shí)在料筒中，裝料過程要在1分鐘內(nèi)完成，然后將活塞桿再放入料筒中。

當(dāng)溫度恢復(fù)到設(shè)定溫度加減0.5℃時(shí)，松開位移傳感器支架上的鎖緊母。

將位移傳感器盒轉(zhuǎn)至儀器右側(cè)，把位移傳感器滑動(dòng)塊輕輕提起到上端，將1號砝碼的引桿頭壓在觸片的磁鐵上（使觸片與砝碼一同向下運(yùn)動(dòng)），隨后鎖緊鎖緊母使傳感器盒固定。

2.3當(dāng)活塞桿上的下環(huán)形標(biāo)記距銅導(dǎo)套上表面8～10mm處時(shí)，點(diǎn)擊 “位移清零”及 “試驗(yàn)開始”. “試驗(yàn)開始”變成 “試驗(yàn)停止”，如下。要注意使觸片位于傳感器盒開口的中間，以防止觸片與傳感器盒產(chǎn)生磨擦。

（四）試驗(yàn)結(jié)果的測定和打印輸出：

當(dāng)測試后，點(diǎn)擊“試驗(yàn)結(jié)果”方框進(jìn)入下面界面

此界面為試驗(yàn)結(jié)果界面，體積法試驗(yàn)的MVR已自動(dòng)計(jì)算出數(shù)值，將“試驗(yàn)負(fù)荷”、“橫截面積”（輸入0.711）“試樣平均質(zhì)量”輸入，熔融密度和MFR自動(dòng)計(jì)算出數(shù)值，如熔融密度已知不需輸入平均質(zhì)量MFR將自動(dòng)計(jì)算出。點(diǎn)擊“打印”方框儀器開始打印試驗(yàn)結(jié)果，打印機(jī)將打印出熔體質(zhì)量流動(dòng)速率數(shù)值是有效的。

★ 儀器在關(guān)機(jī)后將自動(dòng)保存上次的試驗(yàn)參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)果。

附：（1）計(jì)算熔體體積流動(dòng)速率（MVR）的公式，單位：立方厘米／10分鐘。

MVR（ θ、mnom）=A·tref·L／t

   式中：

θ—試驗(yàn)溫度℃

mnom—試驗(yàn)負(fù)荷kg

A—活塞和料筒的截面積平均值（等于0.711平方厘米）

tref—參比時(shí)間（10min）S（600s）

t—各個(gè)測量時(shí)間的平均值S

L—活塞移動(dòng)規(guī)定距離（0.635cm或2.54cm）

（2） 利用下面公式計(jì)算熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（MFR），單位g/10min

MFR（ θ、mnom）=A·tref·L·P／t

   式中：θ—試驗(yàn)溫度℃

mnom—試驗(yàn)負(fù)荷kg

A—活塞和料筒的截面積平均值（等于0.711平方厘米）

tref—參比時(shí)間（10min）S（600s）

t—各個(gè)測量時(shí)間的平均值S

L—活塞移動(dòng)規(guī)定距離（0.635cm或2.54cm）

（3）熔融密度

在計(jì)算出MVR值后，再乘以P即得出MFR值。P為熔體在測量溫度下的密度，單位：克/立方厘米。

P=m/0.711L

m—稱量測得的活塞移動(dòng)L厘米時(shí)擠出的試樣平均質(zhì)量。

至此，兩種測定方法介紹完畢。

六、測試后的清理

（1）測試完成后，擠出余料，取下砝碼。帶上事先準(zhǔn)備好的手套，拿下導(dǎo)套，取出活塞桿趁熱將其擦拭干凈；

注意: 在做體積法試驗(yàn)結(jié)束時(shí),請先把位移傳感器滑動(dòng)塊磁鐵與一級砝碼的引桿頭分開, 將位移傳感器盒移至儀器后側(cè).

（2）把推拉桿向外拉出，用裝料桿輕輕壓出口模，并立即用口模清理棒捅出孔內(nèi)的試料，再用棉布將口模孔、外表擦凈，之后將裝料干擦凈；

（3）把紗布（或口罩布）纏繞在料筒清洗桿上，擦拭料筒，反復(fù)擦拭直至干凈為止；

（4）關(guān)閉儀器電源開關(guān)，拔下電源插頭。

七、注意事項(xiàng)

（1）測試前要檢查刮刀是否調(diào)好，調(diào)試方法是：裝上口模、活塞桿、導(dǎo)套，把所需的試驗(yàn)負(fù)荷加到活塞桿上后調(diào)整刮刀，使其刀口與口模平行相切，并能順利的通過為止。此外要注意及時(shí)磨削用鈍的刀口。

（2）裝料完成后，要用裝料桿壓實(shí)，以防產(chǎn)生氣泡。

（3）清理和測試操作中應(yīng)帶手套，以防燙傷。

（4）做完試驗(yàn)必須及時(shí)清理干凈（料筒、口模、活塞等），保持儀器清潔，以免影響下次測試結(jié)果。

（5）儀器所需的單相三芯插座（200V、5A ）的接地極一定要牢固接地。

（6）正常工作中，若爐溫大于400℃，則軟件保護(hù)，中斷加熱并發(fā)出報(bào)警。

（7）本機(jī)采用液晶觸摸屏一定要保持屏面的清潔，用手指點(diǎn)擊時(shí)要輕擊，不要用力過大以免造成屏幕的損壞。

料筒清理棒

裝料桿

         裝料斗              口模        刮刀已安裝在主機(jī)上

          取樣盤       水準(zhǔn)儀支架   水準(zhǔn)儀  口模清理棒

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