熔體流動速率儀

一、概述

XNR-400D熔體流動速率儀是按照GB/T3682-2000、ASTM D1238、JB/T5456、ISO1133標準，設計制造的用于測定熱塑性塑料熔體質量流動速率（MFR）和熔體體積流動（MVR）的儀器。測定熔體質量流動速率，采用手動和自動取樣，天平稱量的方式；測定熔體體積流動速率是通過位移傳感器和自動計時系統，先測量出活塞移動規定距離所需時間，然后根據公式計算出體積流動速率。兩種測定方法的終結果由微型打印機打印出來輸出。

該儀器采用彩色觸摸屏顯示，PLC微控機控制，電路模塊化，測量數據準確，操作簡單，直觀明了，性能穩定可靠，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，廣泛應用于塑料生產、塑料制品、石油化工等行業以及大專院校、科研單位、商檢部門。

二、主要技術參數與工作條件：

1、主要技術參數

（1）擠壓出料部分：

口模內徑      Φ2.095±0.005mm

口模長度       8.000±0.025 mm

料筒內徑       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）試驗負荷質量（八級）

活塞桿、組合砝碼質量的相對誤差均不大于±0.5%

（3）時間范圍：0～999s

（4）溫度控制范圍：50～450℃；準確度：±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25kg    砝碼21.6kg    

 2、工作環境條件：

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

（2）在穩固的基礎上正確地安裝并調至水平

（3）工作時無強磁場干擾，空氣無強對流；

（4）電源：220V±10%    50Hz

三、原理與結構

     XNR-400D熔體流動速率儀實際上是一種塑料擠出機，它是在規定溫度條件下，用高溫加熱爐使被測物達到熔融狀態。這種熔融狀態被測物在規定的砝碼的負荷重力下，通過一定內徑的小孔（即口模）進行擠出試 驗。熔體流動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通過標準口模的質量或體積。前者被稱為熔體質量流動速率（MFR），單位：克/10min。后者為熔體體積流動速率（MVR），單位：立方厘米/10min。

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

本儀器由以下六個部分組成：

1、基礎部分：包括位于儀器底部支撐及調節儀器水平的四個調節螺桿及儀器的基板

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，爐內裝有溫度傳感器，以對爐體進行溫度測量和控制。

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

4、控溫、測溫系統：本控溫系統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微控機根據設定溫度與爐內實際溫度求出系統偏差，利用PID算法求出輸出量，轉換成調功方式控制，通過控制固態繼電器每秒鐘導通的次數來控制溫度。

5、定（活塞）位移裝置：其位于熔爐右側，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速率時用此裝置，使用時，將傳感器桿上的觸片放于1號砝碼的引桿頭上進行測量，試驗完成后，松開鎖母，將其旋轉到熔爐的后側，并鎖緊。

6、測定結果的輸出部分：在測試的基本操作完成后，把得到的有關數據輸入到儀器內，計算機經過計算后將測定結果由打印機打印出試驗結果。

四、儀器的安裝與調節

為了便于儀器的包裝以及防止在運輸過程中零部件的損傷，在儀器裝箱時，將有些零、部件單獨包裝，儀器到貨開箱后，先按裝箱單所注明的名稱、數量把箱內的主機、零部件、各種附件、技術資料等清點準確，如有不符請及時與生產廠家聯系。當檢查無損、無誤后將儀器置于穩固的工作臺上。

操作方法：1、把聯接口模擋板的推拉桿向爐體內推入，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、然后把水準儀從料筒的上端口插入料筒，觀察水準儀里的水準泡， 調節儀器基礎部分中的四個調節螺桿將水準泡調到中間位置（這樣做的目的是使料筒達到鉛垂狀態，以免活塞引起過分的摩擦及在重的負荷下彎曲）。取下水準儀

      注意：在調節儀器期間，儀器不允許通電，否則將燒壞水準儀。

五、測定方法及操作步驟：

調節儀器完畢，即可裝入口模進行測試。

1、熔體質量流動速率（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。

點擊“觸摸進入＞＞”進入下面界面

點擊“質量法”方框進入試驗界面

“溫度設定”設定恒溫溫度，點擊“溫度設定”右面的方框彈出數字鍵盤，輸入所需要的溫度，范圍為50～400℃，超出范圍提示錯誤，正確后點擊“Enter”數字鍵盤關閉，溫度設定右面的方框變成設定的溫度

“實際溫度”顯示的是爐內的實時溫度。

“取樣時間”設定刮料的時間間隔，點擊“取樣時間”右面的方框彈出數字鍵盤，輸框變成設定的時間。正確輸入后點擊“Enter”數字鍵盤關閉。

 “試驗計時”顯示的是試驗所需要的時間，范圍為0～999.9,單位為秒。點擊“試驗開始”后開始記時，完成試驗次數后停止。

“取樣次數” 設定刮料取樣的次數，點擊“試驗次數”右面的方框彈出數字鍵盤，輸入所需要的次數，范圍為0～5,正確后點擊“Enter”數字鍵盤關閉，試驗次數右面的方框變成設定的刮料的次數。

★ 試驗參數在關機后將自動保存，下次試驗參數相同時無須再次輸入。

“試驗開始”點擊后變成底色是紅色的“試驗停止”，刮料電機將按照設定時間和試驗次數完成切料動作，完成后“試驗停止”又變成“試驗開始”。

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

“試驗結果”點擊后進入到試驗結果界面，在下節有說明。

“返回”點擊后返回到試驗選擇界面。

1.4試驗參數設定好，點擊“開始加熱”，當達到恒溫點以后彈出如下提示窗口

恒溫15分鐘以后將此窗口點擊關閉，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，裝料過程要在1分鐘內完成，然后將活塞桿再裝入料筒中。

當溫度恢復到設定溫度加減0.5℃時，可把試驗所需砝碼（負荷）加到活塞桿上。

1.5擠出樣條的切取：

當活塞桿下降到下環形標記與銅導套上平面平齊時，點擊 “試驗開始”，并將取樣盤放在出料口的下方，此時刮刀轉動一次，刮刀切下的的樣條不可用，之后每隔設定的時間自動切取一次，直至達到取樣次數為止。在整個的取樣過程中，要保證能切取到無氣泡的樣條3～5個。當活塞降到上環形標記與銅導套上表面相平時，停止樣條的切取。即：取樣應在活塞桿上的兩個環形標記間的進行。

1.6測定結果的打印輸出：

樣條冷卻后，用天平（0.001精度）分別稱其質量,取其平均值。點擊“試驗結果”，進入到下面試驗結果界面：

點擊“試驗負荷”右面的方框彈出數字鍵盤，輸入所加的負荷數值，正確后點擊“Enter”，鍵盤關閉。

點擊“試樣平均質量”右面的方框彈出數字鍵盤，輸入所稱試樣的平均質量數值，正確后點擊“Enter”，鍵盤關閉。

輸入試樣平均質量后，MFR將自動計算出數值。

點擊“打印”方框，打印機將測定結果打印輸出。

點擊“返回”可返回到質量法試驗界面。

在此界面點擊“時鐘設定”可進行年、月、日、時、分、秒的校正。

計算熔體質量流動速率（MFR）的公式如下，單位g/10min。

MFR（ θ、mnom）=tref·m/t

式中：  θ—試驗溫度

mnom—試驗負荷kg

tref—參比時間（10min）S (600s)

m—切段的平均質量g

t—取樣時間間隔S

取2位有效數字表示計算結果，并記錄所使用的試驗條件，如：190/2.16（即：試驗溫度/試驗負荷）。

2、熔體體積流動速率（MVR）的測定

試驗方法：根據GB/T3682標準所述，先“測量活塞移動規定距離所需的時間”，然后求得熔體體積流動速率值。如果被測試樣的熔體質量流動速率值＞1g／10min，≤20g／10min時，則測量活塞移動5mm所需的時間，被測物的熔體質量流動速率>20 g／10min時，測量活塞移動10mm所需的時間。

操作步驟

2.1在試驗方法選擇界面點擊“體積法”方框進入到下面界面，此界面為體積法試驗界面；

2.2輸入“溫度設定”、“位移設定”、“試驗次數”（ 如果已知材料的熔融密度可將數值輸入，在試驗結果中不輸入所切下的試樣的質量，即可計算出MFR的值）,此界面“溫度”框顯示的是爐內的實時溫度。試驗參數全部設定完成，點擊“開始加熱”， “開始加熱”變成“停止加熱”，當達到恒溫點以后彈出提示窗，恒溫15分鐘之后將此窗口點擊關閉，取出活塞桿（一級負荷），將事先準備好的試樣用裝料斗和裝料桿逐次裝入并壓實在料筒中，裝料過程要在1分鐘內完成，然后將活塞桿再放入料筒中。

當溫度恢復到設定溫度加減0.5℃時，松開位移傳感器支架上的鎖緊母。

將位移傳感器盒轉至儀器右側，把位移傳感器滑動塊輕輕提起到上端，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動），隨后鎖緊鎖緊母使傳感器盒固定。

2.3當活塞桿上的下環形標記距銅導套上表面8～10mm處時，點擊 “位移清零”及 “試驗開始”. “試驗開始”變成 “試驗停止”，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生磨擦。

（四）試驗結果的測定和打印輸出：

當測試后，點擊“試驗結果”方框進入下面界面

此界面為試驗結果界面，體積法試驗的MVR已自動計算出數值，將“試驗負荷”、“橫截面積”（輸入0.711）“試樣平均質量”輸入，熔融密度和MFR自動計算出數值，如熔融密度已知不需輸入平均質量MFR將自動計算出。點擊“打印”方框儀器開始打印試驗結果，打印機將打印出熔體質量流動速率數值是有效的。

★ 儀器在關機后將自動保存上次的試驗參數和試驗結果。

附：（1）計算熔體體積流動速率（MVR）的公式，單位：立方厘米／10分鐘。

MVR（ θ、mnom）=A·tref·L／t

   式中：

θ—試驗溫度℃

mnom—試驗負荷kg

A—活塞和料筒的截面積平均值（等于0.711平方厘米）

tref—參比時間（10min）S（600s）

t—各個測量時間的平均值S

L—活塞移動規定距離（0.635cm或2.54cm）

（2） 利用下面公式計算熔體質量流動速率（MFR），單位g/10min

MFR（ θ、mnom）=A·tref·L·P／t

   式中：θ—試驗溫度℃

mnom—試驗負荷kg

A—活塞和料筒的截面積平均值（等于0.711平方厘米）

tref—參比時間（10min）S（600s）

t—各個測量時間的平均值S

L—活塞移動規定距離（0.635cm或2.54cm）

（3）熔融密度

在計算出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L厘米時擠出的試樣平均質量。

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。帶上事先準備好的手套，拿下導套，取出活塞桿趁熱將其擦拭干凈；

注意: 在做體積法試驗結束時,請先把位移傳感器滑動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.

（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，反復擦拭直至干凈為止；

（4）關閉儀器電源開關，拔下電源插頭。

七、注意事項

（1）測試前要檢查刮刀是否調好，調試方法是：裝上口模、活塞桿、導套，把所需的試驗負荷加到活塞桿上后調整刮刀，使其刀口與口模平行相切，并能順利的通過為止。此外要注意及時磨削用鈍的刀口。

（2）裝料完成后，要用裝料桿壓實，以防產生氣泡。

（3）清理和測試操作中應帶手套，以防燙傷。

（4）做完試驗必須及時清理干凈（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，中斷加熱并發出報警。

（7）本機采用液晶觸摸屏一定要保持屏面的清潔，用手指點擊時要輕擊，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        刮刀已安裝在主機上

          取樣盤       水準儀支架   水準儀  口模清理棒

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