고분자공학실험 | 고분자의 용융 흐름지수 측정

 

 

 

TIP

 

 

일정한 온도와 압력 조건 하에서 용융된 고분자를 규정된 깊이와 지름의 다이를 통해서 일정한 하중으로 압출시킬 때의 압출속도를 측정함으로써 용융된 고분자의 유동성을 측정해 보도록 하자.

 

 

 

모세관형 점도계의 형태를 가진 압출형 플라스토미터를 이용하여 일정한 온도와 압력 조건 하에서 용융된 열가소성 고분자를 규정된 깊이와 지름의 다이를 통해서 일정한 하중으로 압출시킬 때의 압출속도를 측정함으로써 용융된 고분자의 유동성을 측정한다. 압출속도는 10분당의 고분자 유출량으로 표시하게 되는데, 이 양을 용융지수 또는 용융유량이라 부른다.

 

본 실험에서의 용융지수 측정방법에는 (A)조작법과 (B)조작법이 있다. (A)조작법은 용융지수가 0.15 ～ 50 g / 10 min인 재료에 적용되는 수동조작법이고, (B)조작법은 용융지수가 0.5 ～ 300 g / 10 min인 재료에 적용되는 자동 시간측정법이다.

 

 

용융지수 (Melt Index)

MI는 Thermoplastic 수지의 유동성을 표시하는 것으로 용융지수가 높을수록 유동성이 좋다는 것을 의미하며 따라서 가공이 용이하고 토출량은 많게 된다. 즉 MI 증가에 따라 고분자의 분자량이 작다는 것을 의미한다. 측정은 일정 온도(PE : 190℃, PP : 230℃), 일정하중(2.16㎏)에서 용융체가 규정된 오리피스(내경 2.09㎜, 높이 8㎜)을 이동하여 10분간 압출되는 수지의 중량(g)을 말한다. 필요에 따라선 하중을 5.0㎏, 21.6㎏로 바꾸어 측정하기도 한다.

 

 

폴리에틸렌은 용융흐름특성에 의하여 구분할 수 있는데 이 용융 흐름 특성을 용융지수로 표시한다. 이 용융지수는 어떤 종류의 폴리에틸렌을 어느 용도에 사용하여야 좋은가를 나타내는 상업화의 지수이기도 하다. 폴리에틸렌의 용융지수에 대한 품질 관리를 ASTM D 1238이나 KS M 3012에 의하여 매 롯트(Lot)별로 실시하고 있다. 일반적으로 분자량과 용융지수와의 관계는 반비례하므로 분자량이 높은 폴리에틸렌은 용융지수 값이 낮으며, 반대로 낮은 분자량의 폴리에틸렌은 용융지수 값이 높다.

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실험 방법

1. MI 조작방법(수동 조작법)

1) 실험장치와 시료 (PS,ABS)를 준비한다.

 

2) 실험 시작 15분전에 melt indexer의 온도 ps:200℃로 설정하고 예열한다.

 

3) Cylinder cleaning tool과 부드러운 거즈를 사용하여 실린더 속을 청소한다. (MI용 윤활제만 사용)

 

4) 다이를 넣고 온도가 측정온도에 맞춰지면 시료 (3～5g)를 넣어준 후 충진물을 완전히 용융시키기 위해 약 1～2분 정도 기다린다.

 

5) piston rod를 꽂고 추 (5㎏)를 올려놓는다.

 

6) 처음 약 1분 가량 나온 기포가 썪인 충진물은 버리고, 일정시간 (약1～3)분 마다 나온 충진물을 (cuter를 이용하여 자르고, 냉각이 되면 무게를 잰다. 이와 같은 과정을 (4회) 반복하여 평균치를 구하고 오차가 제일 큰 것을 제외 한다.)

 

7) 압출물에 기포가 생기면 측정을 멈추고 실험을 다시한다.

 

8) 용두 시료의 용융흐름지수를 측정 계산한다.

 

9) 실험이 끝나면 실린더를 청소하고 각종기구들을 정리한다. (실린더 내부와 다이가 매우 뜨거우므로 장갑 2개를 겹쳐서 끼고, 손을 데지 않도록 주의하면서 청소를 해야한다.

 

 

 

[고분자공학실험]고분자의 용융 흐름지수 측정 레포트