01ASTMD1238 ou ISO1133 Détermination de l’indice de fluidité à chaud des thermoplastiques MFR ou MVR

Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer Le Melt flow index (MFI) ou indice de fluidité à chaud (IFC) ou indice de fluidité (IF), également connu sous les noms Melt flow rate (MFR) ou Melt index (MI), est une méthode communément utilisée dans l'industrie des plastiques pour la caractérisation des matériaux thermoplastiques, surtout les polyoléfines. Elle permet d'estimer leur extrudabilité. Définitions, Principe, La norme en vigueur, Eprouvette normalisée, Vidéo commerciale et Résultat final, exemples d'application et fiche technique Définitions : Viscosité, Indice de fluidité, Grade Ce domaine est aussi connu sous le nom de rhéologie des polymères à l'état fondu. La viscosité est le rapport contrainte sur vitesse de déformation. L'unité officielle est le pascal seconde (Pa.s). On peut la déterminer à partir de mesures de couple (rhéomètres cône-plan, plan-plan, etc.) ; de débit (indice de fluidité), ou de perte de charge. Ces différentes méthodes permettent de balayer le domaine compris entre 1 et 1011 Pa.s. Les vitesses de cisaillement sont de l'ordre de 10 à 103 s-1 pour l'extrusion et de 103 à 105 s-1 pour l'injection. Les praticiens utilisent souvent l'indice de fluidité à chaud (IF) qui est sensiblement inversement proportionnel à la viscosité. Grade = l'indice de fluidité (1/viscosité) L'indice de fluidité (parfois appelé grade ou melt index) est la masse de polymère extrudé par unité de temps. II est d'autant plus élevé que la viscosité est faible. Choisir les grades adéquats Les producteurs de matières plastiques commercialisent, pour une même famille, des grades adaptés aux différents procédés de transformation par leur présentation physique, leur degré de polymérisation, leur rhéologie, leur aptitude à la mise en solution, dispersion, pâte, etc. Il est donc indispensable de choisir le grade adapté au procédé de transformation réellement utilisé et de prendre en considération la totalité de ses caractéristiques pour la conception de la pièce ou du demi-produit, les performances pouvant différer d’un grade à un autre La rhéologie La figure ci contre indique, pour un même producteur, les larges possibilités de variation de l’indice de fluidité (MFI), dont le spectre s’étend, dans la même unité, de moins de 1 à plus de 100. À cela, il faut également ajouter la forme physique (granulés ou poudres de diverses granulométries), la présence de comonomères, l’incorporation d’agents glissants, etc. pour satisfaire finalement à la fabrication de feuilles, films, revêtements, pièces moulées par injection, rotomoulage, soufflage… Le principe de la mesure de l'indice de fluidité à chaud IFC (ou grade ou Melt Flow Index MFD repose sur la mesure de la masse de matière thermoplastique traversant une filière donnée sous l'action d'une pression définie (masse), pendant un temps donné et à une température fixée (NFT 51-016 et 620, ISO 1133). Par exemple, pour les polypropylènes, la masse est de 2 kg, la température de 230 °C, le diamètre de filière de 2,1 mm et le temps de 600 s. L’essai d’indice de fluidité est une méthode de détermination de la fluidité des thermoplastiques. L’essai mesure la quantité de matière qui s'écoule à travers une filière standardisée sous une charge et une température déterminées. Le résultat est désigné comme indice de fluidité (MI) ou comme Melt-Flow-Index (MFI). L’essai de l'indice de fluidité est décrit dans les normes ISO 1133-1 et ASTM D1238 (méthode d’essai générale), ISO 1133-2 (méthode pour les plastiques sensibles à l'humidité et se dégradant rapidement à la chaleur, comme le PBT, le PET ou le PA) ainsi que dans la norme ASTM D3364 (méthode d’essai pour le PVC). L'ISO et l'ASTM décrivent les procédures d'essai : méthode A - MFR; méthode B - MVR; méthode C "demi-filière" - variante de B et méthode D essai à séquences multiples - FRR) de manière similaire, mais diffèrent dans les conditions d'essai pour les mesures MFR et MVR (température du cylindre, charge du piston). Pour chaque méthode d'essai, on utilise une filière avec une longueur d'ouverture et un diamètre déterminés, ainsi qu'une température de cylindre et une charge de piston également déterminées, définies par les normes ASTM D1238 ou ISO 1133. Les granulés de polymère sont ajoutés et pressés dans le cylindre à l'aide d'un piston. Typiquement, des indices de fluidité de 0,1 à 1 conviennent pour l'extrusion de demi-produits devant avoir des caractéristiques mécaniques élevées (tubes, fibres, etc.). L'extrusion-soufflage et l'injection nécessitent généralement des IFC de 1 à 10. La fabrication de films et de revêtements peut nécessiter des IFC de l'ordre de 10 à 15. Eprouvette d’essai (Granulés, Poudre, Morceaux de films, …) Méthode A, MFR Dans cette méthode, l'extruda est coupé à intervalles constants tandis que sa masse est déterminée par une balance d’analyse.