前言
在塑膠工業中，熔融指數 (Melt Flow Index，簡稱MI) 是一個重要且常被提及的術語。它衡量了塑膠材料的流動性能，塑膠製造商需要確保所選用的塑膠材料具有適當的熔融指數，確保產品能達到生產要求，讓我們透過這篇文章，來探討熔融指數的定義、測試方法以及其在塑膠製造中的關鍵作用。
熔融指數(MI)是什麼？
簡單來說，熔融指數（MI）是用於評估塑膠材料流動性能的一個重要指標，測量塑膠在特定條件下的熔化速度的指標，也稱做熔體流動速率(MFR) 。它通常被視為塑膠流動性和加工性能的指標之一。MI值愈高代表塑膠的流動速度愈快，而MI值較低則意味著流動速度較慢。可以想像成塑膠是由一長串的分子鏈所構成，當分子鏈越長，分子之間互相結合的緊密程度也會越強，因此塑膠材料在加熱後的流動性就會越快。
熔融指數的測試通常在標準化的溫度和壓力條件下進行，以確保測試結果的可比性。這有助於製造商評估材料是否適合特定的加工過程。例如，一些塑膠需要在高溫和高壓下才能有效地流動，而其他塑膠可能在較低溫度和壓力下就能滿足加工要求。
熔融指數(MI)對塑膠產業的重要性
品質檢查與控管
熔融指數作為塑膠品質的評估指標，在品質檢查和控管中扮演關鍵角色。通過測量熔融指數，製造商可以確保原材料的一致性，以及在生產過程中塑膠的流動性能符合標準。這有助於發現產品中出現氣泡、瑕疵或機械性能不佳等問題，提升產品的品質與可靠性。
檢驗是否摻有二次料(re-grinding)
二次料（re-grinding）是由回收的塑膠製成的再生材料。透過熔融指數測試，製造商可以確認二次料與原始材料的熔融指數是否相符。若二者熔融指數有明顯差異，可能導致在生產過程中流動性不一致，進而影響產品品質。因此，測試熔融指數有助於確定二次料是否適合特定的生產應用或原始材料是否摻有二次料。
解釋降解(de-grating)現象
塑膠材料在使用過程中可能會發生降解（de-grading），這指的是塑膠分子結構的改變，使其熔融指數降低。環境因素、高溫加工或長期使用都可能導致塑膠材料降解。透過測試熔融指數，製造商能夠評估材料的品質和變化，及時發現降解現象，以避免生產中出現品質問題。
如何計算熔融指數(MI)？什麼是ASTM D1238標準？
ASTM D1238標準是一種常用的標準測試方法，用於測量熔融指數。這項測試提供一個標準化的程序，透過在特定溫度將塑膠熔化，再施加固定壓力，使其通過一個標準孔徑的模具（或稱為擠壓機），以測量塑膠的熔化速度、評估塑膠在特定溫度和壓力下的流動性能等，進而了解其流動性和加工性能。一般來說，MI越大，代表的通過的分子量越小，流動性就越好。反之，分子量越大，分子鏈越難移動，MI越低，流動性越差。
熔融指數測試方法、原理和測量單位
ASTM D1238程序可分為A、B、C、D四個測試方法，其中方法A、B和ISO1133測量標準相同，目前熔融指數測試多以方法A、B作為主要的測試程序，以下詳細說明：
ASTMD1238 方法A
手動質量測量法，用於測定熱塑性聚合物的熔膠流動速率 (MFR)，評估塑膠在特定溫度和壓力下的流動性能。測試過程中，設定固定時間，再將塑膠樣品加熱至特定溫度，然後以一定壓力進行擠壓，通過一個標準孔徑，觀察通過孔洞的重量，測量單位為公克／10 分鐘 (g/10 min)，通常用於熔體流動速率在 0.15 至 50 g/10 min 之間的材料。
ASTM D1238 方法B
自動定時測量方法，用於確定熱塑性聚合物的熔體體積速率 (MVR)，方法B同樣需設定一固定時間，觀測從標準模具中擠出的熔體體積。透過將結果乘以材料的熔體密度值，可得出為質量測量值(MVR*D=MFR)。方法B測量單位為立方公分／10分鐘 (cm3/10 min)， 通常用於熔體流動速率為 0.50 至 1500 g/10min的材料。
常見的塑膠熔融指數測試條件
| 塑膠材料 | 測試溫度（°C） | 測試負載（kg） |
| 聚乙烯 | 190 | 2.16 |
| 聚丙烯 | 230 | 2.16 |
| 聚苯乙烯 | 200 | 5 |
| 聚氯乙烯 | 190 | 5 |
| 聚碳酸酯 | 250 | 2.16 |
| 聚乙烯酸乙烯酯 | 190 | 2.16 |
| 聚苯乙烯共聚物 | 190 | 2.16 |
| 聚苯乙烯共聚物 | 190 | 2.16 |
| ABS | 220 | 5 |
| 聚酯 | 265 | 2.16 |
| 聚丁二烯 | 230 | 5 |
這些測試條件僅為參考值，實際測試應根據具體塑膠材料的特性和應用需求來進行調整。
影響熔融指數(MI)大小的因素
熔融指數的大小同時受到多種因素的影響，包括塑膠的種類、分子量、添加劑、溫度和壓力等，而這些因素的變化都會對塑膠的熔化速度產生影響。整體來說可以分為下列三個決定性的因素。
熔融指數與分子量的關係
熔融指數與塑膠分子量直接相關。一般來說，高分子量的塑膠通常具有較低的熔融指數，因為其分子鏈較長，流動性較差，難以快速熔化。相對地，低分子量的塑膠通常具有較高的熔融指數，因為其分子鏈較短，流動性較好，更容易快速熔化。另外，熔融指數也會根據聚合物分子量、分子形狀而改變。
反應條件對熔融指數的影響
反應條件如溫度和壓力，對塑膠的熔融指數有著重要的影響。通常，提高溫度和壓力會增加塑膠的熔融指數，因為高溫使得塑膠分子的運動能力增強，分子間的相互作用減少，因此塑膠的流動性更好。
潤滑劑和其它添加劑的影響
通常聚合物在加工時，其中的塑膠分子會和添加劑、加工物、儀器間相互摩擦，這些磨擦會降低塑料加工物的流動性，使得塑膠製品表面變得粗糙，而添加潤滑劑（如：飽和烴、鹵代烴類、脂肪酸類、脂肪酸酷類、脂肪族醯胺類、金屬皂類、脂肪醇等）能夠降低塑膠分子間的粘性，提高流動性，導致較高的熔融指數。其他添加劑，如填料或增塑劑，也可能改變塑膠的流動性能，進而影響熔融指數的大小。
透過這些因素的分析，我們能更清楚地了解熔融指數大小背後的影響因素，有助於製造商在材料選擇、生產過程中的條件設定及添加劑使用上做出更明智的決策。
熔融指數試驗儀器首選聯環科技
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Dynisco 熔融指數測試儀
型號：LMI5500
符合標準：ASTM D1238 & D3364, ISO 1133-1, BS2782, DIN 53735, JIS K7210
LMI5500採用可拆卸檢測板，增加了樣品切割通道，改進了觸控屏面板，帶來了更簡易且方便的使用性。 它能夠提供大範圍的熔體流動速率，剪切應力，剪切速率，表觀粘度，特性粘度，熔體密度和測試條件的數據。
Dynisco 線上流變及熔融指數分析儀
型號：CMR IV
連續熔體流變儀系統(CMR)包含兩個部分：流變儀探頭和流變儀控制裝置(RCU)。流變儀探頭直接與工藝過程相連，用於對樹脂的熔體液流進行採樣、調節和測量。流變儀控制裝置(RCU)用於控制CMR測試參數（溫度、壓力、流量），輸出計算結果，另外，還可以與外部分散式控制系統進行通信。
結語
以上透過對熔融指數概念和其在塑膠產業中的關鍵作用的介紹，希望能讓大家對於塑膠材料流動性能的評估有更清晰的認識。ASTM D1238標準為測試提供了一個標準化的方法，而選用優質的測試儀器更能確保準確性和可靠性。
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