고분자의 용융흐름짿�수 측정

1. 실험 목적

압출형 플라스토미터(Plastometer)를 이용하여 일정한 온도왿� 압력 하에서 용융된 열가소성 고분자를 일정한 하중으로 압출시킬 때의 압출속도를 측정함으로써 용융된 고분자의 유동성을 측정하며, 전단속도에 의존하는 용융 고분자물질의 유동특성을 익힌다. 고분자의 분자량의 정의왿� 분자량이 가공성 및 최종 물성과 밀접한 관계를 가지고 있는 특성을 용융흐름짿�수를 통해 알아본다.

2. 실험 이론

모세관형 점도계의 형태를 가진 압출형 플라스토미터(Plastometer)를 이용하여 일정한 온도왿� 압력 조건 하에서 용융된 열가소성 고분자를 규정된 깊이왿� 지름의 다이(die)를 통해서 일정한 하중으로 압출시킬 때의 압출속도를 측정함으로써 용융된 고분자의 유동성을 측정하고자 한다.
압출속도는 10분당의 고분자 유출량으로 표시하게 되는데, 이 양을 용융지수(melt index) 또는 용융유량(melt flow rate) 이라 부른다. 본 실험에서의 용융지수 측정방법에는 (A)법과 (B)법이 있는데 (A)법은 용융지수가 0.15 ～ 50 g / 10 min 인 재료에 적용되는 수동조작법이고, (B)법은 용융지수가 0.5 ～ 300 g / 10 min 인 재료에 적용되는 자동시간 측정법이다.
용융고분자물질의 유동 특성은 전단속도에 의존한다. 본 실험에서 사용되는 전단속도는 실제 성형 가공시의 전단속도보다는 훨씬 작으므로 대부분의 고분자의 경우 이 방법에 의해서 얻어지는 자료는 반드시 실제 가공시의 유동 특성과는 일치하지 않는다는 사실에 주의해야 한다. 그러나 이 용융지수 측정방법은 품질관리 등에 유용하다.
용융지수란 일정한 온도(폴리에틸렌의 경우 일반적으로 190℃)왿� 일정한 압력(일반적으로 2.16kg)의 조건에서, 용융된 고분자를 일정한 크기의 Orifice를 통해 압출시킬 때 주어진 시간(10분)에 나오는 양(g)으로 정의되며, 단위는 `g/10분`이다. 용융지수가 크다는 것은 흐름성이 좋다는 의미로, 그만큼 분자량이 적고, 용융지수가 작다는 말은 흐름성이 나쁘다는 표현으로 분자량, 특히 중량평균분자량이 크다는 것을 의미한다. 다음은 용융지수왿� 분자량에 대한 설명이다