Kiểm tra tính chất của Nhựa/Polimer

Dưới đây là danh sách các phương pháp thử nghiệm phổ biến được sử dụng để đánh giá nhựa. Chúng cho bạn biết cách kiểm tra các đặc tính kéo và uốn, độ cứng, độ va đập, độ cứng, tính dễ cháy, v.v. Nếu có thể, các thông số kỹ thuật của ASTM được cung cấp làm nguồn để biết thêm thông tin chi tiết.

1.Mô Phỏng Thời Tiết

Phong hóa nhân tạo đã được ASTM định nghĩa là “Sự tiếp xúc của nhựa với các điều kiện tuần hoàn trong phòng thí nghiệm liên quan đến sự thay đổi về nhiệt độ, độ ẩm tương đối và năng lượng bức xạ tia cực tím (UV), có hoặc không có phun nước trực tiếp, nhằm cố gắng tạo ra những thay đổi trong vật liệu tương tự như những gì được quan sát sau khi tiếp xúc ngoài trời liên tục trong thời gian dài.” Ba loại nguồn sáng dùng cho phong hóa nhân tạo được sử dụng phổ biến: 1) hồ quang cacbon UV kèm theo; 2) ngọn lửa ánh nắng mặt trời hồ quang carbon; và 3) hồ quang xenon làm mát bằng nước.

Bởi vì thời tiết thay đổi theo từng ngày, từng năm và từng nơi, nên không có mối tương quan chính xác nào giữa phong hóa trong phòng thí nghiệm nhân tạo và phong hóa ngoài trời tự nhiên. Tuy nhiên, các điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm tạo ra kết quả có độ tái lập chấp nhận được và nhìn chung phù hợp với dữ liệu thu được từ phơi nhiễm ngoài trời. Do đó, có thể thu được các dấu hiệu khá nhanh về khả năng chịu thời tiết trên các mẫu nhựa đã biết mà thông qua kinh nghiệm thử nghiệm trong một khoảng thời gian, đã thiết lập được mối tương quan chung. Không có sự thay thế nhân tạo nào để dự đoán khả năng chịu thời tiết ngoài trời trên nhựa không có lịch sử ngoài trời trước đó. ASTM E-42.

2. Nhiệt  độ giòn

Độ giòn Nhiệt độ được sử dụng trong việc đánh giá giá trị tương đối của các vật liệu khác nhau về khả năng uốn hoặc va đập ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, nó chỉ liên quan cụ thể đến các vật liệu và điều kiện được quy định trong thử nghiệm và các giá trị này không thể áp dụng trực tiếp cho các hình dạng và điều kiện khác. Nhiệt độ giòn không đặt ra bất kỳ giới hạn thấp hơn nào về nhiệt độ sử dụng đối với các sản phẩm sử dụng cuối cùng. Nhiệt độ giòn đôi khi được sử dụng trong thông số kỹ thuật.

Các mẫu đã được điều hòa được đúc hẫng từ giá đỡ mẫu trong thiết bị thử nghiệm đã được đưa đến nhiệt độ thấp (ở nhiệt độ mà mẫu thử có thể bị hỏng). Khi mẫu đã ở trong môi trường thử nghiệm trong 3 phút, thực hiện một va đập duy nhất và kiểm tra xem mẫu có bị hỏng không. Hư hỏng là đứt toàn bộ, đứt một phần hoặc bất kỳ vết nứt nào có thể nhìn thấy được. Thử nghiệm được tiến hành ở một phạm vi nhiệt độ tạo ra tỷ lệ phần trăm đứt khác nhau. Từ dữ liệu này, nhiệt độ tại đó xảy ra hư hỏng 50% sẽ được tính toán hoặc vẽ đồ thị và báo cáo là nhiệt độ độ giòn của vật liệu theo thử nghiệm này. ASTM D-746.

3. Độ Bền Nén/ compressive strength 

Các đặc tính nén có được bằng cách gắn vào một dụng cụ nén giữa các đầu máy kéo nén vạn năng có tốc độ chuyển động không đổi. Chỉ số đăng ký tải. Cường độ nén của vật liệu được tính bằng psi cần thiết để làm vỡ mẫu hoặc làm biến dạng mẫu theo phần trăm tuổi nhất định so với chiều cao của nó. Nó có thể được biểu thị bằng psi khi bị đứt hoặc ở một tỷ lệ biến dạng nhất định.

Cường độ nén của nhựa có giá trị thiết kế hạn chế, vì các sản phẩm nhựa (trừ bọt) hiếm khi bị hỏng chỉ do tải trọng nén. Tuy nhiên, số liệu cường độ nén có thể hữu ích trong các thông số kỹ thuật để phân biệt giữa các loại vật liệu khác nhau và cũng để đánh giá, cùng với các dữ liệu đặc tính khác, cường độ tổng thể của các loại vật liệu khác nhau. ASTM D-695.

Tham Khảo: Máy Kéo Nén Vạn Năng/Universal Testing Machines 50KN

4.Nhiệt độ biến dạng/ Deflection Temperature 

Nhiệt độ biến dạng hiển thị nhiệt độ tại đó xảy ra mức độ biến dạng tùy ý dưới tải trọng đã thiết lập. Nó không nhằm mục đích hướng dẫn trực tiếp về giới hạn nhiệt độ cao cho các ứng dụng cụ thể. Nó có thể hữu ích trong việc so sánh đặc tính tương đối của các vật liệu khác nhau trong các điều kiện thử nghiệm này, nhưng nó chủ yếu hữu ích cho mục đích kiểm soát và phát triển.

Một mẫu vật được đặt trên các giá đỡ cách nhau 4 inch và đặt tải trọng 66 hoặc 264 psi vào giữa. Nhiệt độ trong buồng tăng lên với tốc độ 2 + 0,2°C mỗi phút. Nhiệt độ tại đó thanh bị lệch 0,010 inch được báo cáo là “nhiệt độ lệch ở ứng suất sợi 66 (hoặc 264) psi.” ASTM D-648.

Tham Khảo: Máy Đo Độ Võng Nhiệt Vicat/HDT- Model 303 HDTM

5.Biến dạng dưới tải

Biến dạng dưới tải cho biết khả năng của nhựa cứng chịu được lực nén ngắn hạn liên tục mà không bị biến dạng và lỏng lẻo khi được gắn chặt như trong chất cách điện hoặc các cụm lắp ráp khác bằng bu lông, đinh tán, v.v. Nó không biểu thị khả năng chống rão của một loại nhựa cụ thể trong thời gian dài thời gian. Nó cũng là thước đo độ cứng ở nhiệt độ sử dụng và có thể được sử dụng làm dấu hiệu nhận biết khi mua sắm.

Mẫu thử được đặt giữa các đe của máy thí nghiệm và chịu tải ở mức 1000 psi. (Đôi khi các tải khác có thể được chỉ định). Máy đo được đọc 10 giây sau khi tải và đọc lại 24 giờ sau. Độ lệch được ghi lại bằng mil. Chiều cao ban đầu được tính sau khi mẫu được lấy ra khỏi máy thử bằng cách cộng thêm sự thay đổi chiều cao vào chiều cao sau khi thử. Bằng cách chia sự thay đổi chiều cao cho chiều cao ban đầu và nhân với 100, phần trăm biến dạng được tính toán. Thử nghiệm này có thể được thực hiện ở nhiệt độ 73,4, 122 hoặc 158 ° F. ASTM D-621

6. Độ Cứng Durometer

thiết bị đo độ cứng Durometer có một đầu nhọn nhô ra bên dưới đế (mặt) của chân chịu áp. Khi ấn vết lõm vào mẫu nhựa sao cho phần đế nằm trên bề mặt nhựa, lượng vết lõm sẽ được ghi trên đồng hồ so.

Thử nghiệm này đo độ lõm vào nhựa của mũi thử khi chịu tải, theo thang điểm từ 0 đến 100. Không có đơn vị đo. Các kết quả đo được ngay sau khi thi công có thể khác với kết quả đo được sau khi áp suất được duy trì trong một thời gian do hiện tượng rão. Phép thử này được ưu tiên áp dụng cho polyetylen vì phép thử Rockwell mất ý nghĩa khi gặp hiện tượng từ biến quá mức. Đối với các vật liệu khác (acetate, acetal, v.v.), kiểm tra độ cứng Rockwell vẫn là tiêu chuẩn. ASTM D-1706.

7.Tính dễ cháy

Tính dễ cháy đối với nhựa dày hơn 0,050 in. Nếu mẫu thử không bắt lửa thì nó được phân loại là không cháy theo thử nghiệm này. Nếu mẫu tiếp tục cháy, nó sẽ được tính thời gian cho đến khi nó dừng lại hoặc đạt đến mốc 4 in. Một mẫu cháy đến vạch 4 inch được phân loại là cháy theo thử nghiệm này và tốc độ cháy bằng (180/lần) inch/phút. Nếu mẫu không tiếp tục cháy đến vạch 4 inch thì nó được phân loại là tự dập tắt và chiều dài của phần bị cháy được báo cáo là phạm vi  đốt cháy.

Mẫu được kẹp ở một đầu trên một vòng đỡ sao cho trục dọc nằm ngang và trục ngang nghiêng 45° so với phương ngang. Một miếng gạc đốt Bunsen 20 lưới được kẹp theo chiều ngang 3/8 inch bên dưới mẫu vật. Đầu đốt Bunsen, được đặt sao cho ngọn lửa tiếp xúc với phần cuối của mẫu, được giữ trong 30 giây rồi lấy ra. Nếu mẫu thử không bốc cháy, đầu đốt sẽ được bật trở lại trong 30 giây nữa. Độ cháy được đo dọc theo mép dưới của mẫu vật. ASTM D-635.

8. Đặc tính uốn/Flexural

Đặc tính uốn của nhựa có được bằng cách đặt mẫu thử trên hai giá đỡ cách nhau 4 in. Tải trọng được tác dụng vào tâm với tốc độ xác định và tải trọng khi phá hủy (psi) là cường độ uốn. Đối với các vật liệu không bị gãy, đặc tính uốn thường được đưa ra là Ứng suất uốn ở mức biến dạng 5%.Khi uốn, dầm chịu cả ứng suất kéo và ứng suất nén.

Bởi vì hầu hết các loại nhựa nhiệt dẻo không bị gãy trong thử nghiệm này ngay cả sau khi bị biến dạng nhiều nên không thể tính được độ bền uốn. Thay vào đó, ứng suất được tính ở mức 5%, tức là tải tính bằng psi cần thiết để kéo căng bề mặt bên ngoài 5%. ASTM D-790.

Tham Khảo: Máy Kéo Nén Vạn Năng/Universal Testing Machines 50KN

9. Độ mờ và độ truyền quang

Độ mờ và độ truyền quang của nhựa trong suốt. Trong thử nghiệm này, độ mờ của mẫu được định nghĩa là phần trăm ánh sáng truyền qua, khi truyền qua mẫu, lệch hơn 2,5° so với chùm tia tới do tán xạ về phía trước. Độ truyền quang được định nghĩa là tỷ lệ truyền qua ánh sáng tới. Những phẩm chất này được xem xét trong hầu hết các ứng dụng của nhựa trong suốt. Chúng tạo thành cơ sở để so sánh trực tiếp độ trong suốt của các loại và loại nhựa khác nhau. Máy đo Độ mờ và độ truyền quang được sử dụng trong thử nghiệm. ASTM D-1003.

10. Thử nghiệm Va đập theo phương pháp Izod/ Izod Impact testing

Thử nghiệm Va đập theo phương pháp Izod được thực hiện bằng cách kẹp một mẫu thử vào đế của máy thử nghiệm Va đập nhựa sao cho nó được đúc hẫng hướng lên trên với rãnh hướng về hướng va chạm. Con lắc được thả ra và lực tiêu hao khi phá vỡ mẫu được tính từ độ cao mà con lắc đạt được khi thực hiện hành trình tiếp theo.

Thử nghiệm Va đập theo phương pháp Izod của Izod cho biết năng lượng cần thiết để phá vỡ các mẫu có khía trong điều kiện tiêu chuẩn. Nó được tính bằng ft. lb. trên mỗi inch của rãnh khía và thường được tính trên cơ sở mẫu thử một inch mặc dù mẫu được sử dụng có thể mỏng hơn theo hướng bên.

Giá trị Izod rất hữu ích trong việc so sánh các loại nhựa khác nhau. Tuy nhiên, khi so sánh loại nhựa này với loại nhựa khác, thử nghiệm va đập Izod không được coi là một chỉ số đáng tin cậy về độ bền hoặc độ bền va đập tổng thể. Một số vật liệu rất nhạy cảm với vết khía và chịu ứng suất tập trung lớn hơn từ việc khía mẫu. Thử nghiệm va đập Izod có thể cho thấy sự cần thiết phải tránh các góc nhọn ở các bộ phận làm bằng vật liệu đó. Ví dụ, nhựa loại nylon và acetal, trong các bộ phận đúc là một trong những vật liệu cứng nhất, rất nhạy cảm và có giá trị tương đối thấp trong thử nghiệm va đập Izod. ASTM D-256.

Tham Khảo: Máy Va Đập Nhựa/ Plastics Impact Tester IT503/IT504

11.Độ phản xạ ánh sáng

Độ phản xạ ánh sáng, độ truyền qua và màu sắc. Thử nghiệm này là phương pháp chính để thu được dữ liệu đo màu. Các đặc tính được xác định bao gồm: 1) độ phản xạ ánh sáng toàn phần hoặc độ phản xạ ánh sáng có hướng; 2) độ truyền sáng; và 3) tọa độ màu x và y (màu sắc).

Một mẫu vật được gắn vào một thiết bị đặc biệt và cùng với nó là một bề mặt so sánh (phấn trắng). Các mẫu thử được đặt trong thiết bị và ánh sáng có các khoảng bước sóng khác nhau được chiếu vào bề mặt. Ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua sau đó được đo để thu được các giá trị đặc tính. ASTM D-791.

12.Tác động vĩnh viễn của nhiệt

Tác động vĩnh viễn của nhiệt có giá trị đặc biệt liên quan đến các ứng dụng đã được thiết lập hoặc tiềm năng liên quan đến dịch vụ ở nhiệt độ cao. Nó cho phép so sánh các loại nhựa và cấp độ khác nhau trên một loại nhựa ở dạng mẫu thử, cũng như các bộ phận đúc ở dạng hoàn thiện.

Mẫu được đặt trong lò tuần hoàn không khí ở nhiệt độ (bội số của 25°C) được cho là hoặc được biết là gần với giới hạn nhiệt độ của vật liệu. Nếu sau bốn giờ mà không có sự thay đổi nào được quan sát thì nhiệt độ sẽ tăng dần lên 25°C trong khoảng thời gian bốn giờ cho đến khi xảy ra thay đổi.

13. Độ cứng Rockwell/ Rockwell hardness

Độ cứng Rockwell có thể phân biệt độ cứng tương đối của các loại nhựa khác nhau. Nhưng vì độ phục hồi đàn hồi không liên quan đến độ cứng nên việc so sánh độ cứng của các loại nhựa khác nhau hoàn toàn dựa trên thử nghiệm này là không có giá trị. Độ cứng Rockwell không phải là chỉ số về chất lượng mài mòn hoặc khả năng chống mài mòn. Ví dụ, polystyrene có giá trị độ cứng Rockwell cao nhưng khả năng chống trầy xước kém.

Một quả cầu thép dưới một tải trọng nhỏ được tác dụng lên bề mặt mẫu thử. Điều này thụt vào một chút và đảm bảo tiếp xúc tốt. Máy đo sau đó được đặt thành 0. Tải trọng lớn được áp dụng trong 15 giây và được loại bỏ, để lại tải trọng nhỏ vẫn được áp dụng. Vết lõm còn lại sau 15 giây được đọc trực tiếp từ mặt số.

Kích thước của các quả bóng và tải trọng khác nhau và các giá trị thu được từ một bộ này không thể tương quan với các giá trị từ một bộ khác. Xem tiêu chuẩn ASTM D 785 để biết thêm chi tiết

Tham khảo: Máy đo độ cứng Rockwell/ Rockwell Hardness testers- Model FH30

14. Độ bền cắt/ Shear Strength

Dữ liệu Độ bền cắt thu được bằng cách gắn mẫu thử vào thiết bị cố định cắt kiểu đục lỗ và chày (1 in. D ) được đẩy xuống với tốc độ 0,005 in. mỗi phút cho đến khi phần chuyển động của mẫu thử vượt qua phần cố định. Độ bền cắt được tính bằng lực/diện tích bị cắt.

Độ bền cắt đặc biệt quan trọng trong các sản phẩm màng và tấm thường có thể xảy ra hư hỏng do loại tải này. Đối với việc thiết kế các sản phẩm đúc và ép đùn, điều này hiếm khi là một yếu tố. Các tấm nhựa hoặc đĩa nhựa đúc có độ dày từ 0,005 đến 0,500 in. được sử dụng trong thử nghiệm. ASTM D-732.

Tham Khảo: Máy Kéo Nén Vạn Năng/Universal Testing Machines 50KN

15.Trọng lượng riêng/ Specific Gravity 

Trọng lượng riêng là một yếu tố mạnh mẽ trong yếu tố giá cả và do đó có tầm quan trọng rất lớn. Tuy nhiên, ngoài mối quan hệ giá/khối lượng, trọng lượng riêng được sử dụng trong kiểm soát sản xuất, cả trong sản xuất nguyên liệu thô và đúc và ép đùn. Ví dụ, polyetylen có thể có sự thay đổi mật độ, tùy thuộc vào mức độ “đóng gói” trong quá trình đúc hoặc tốc độ làm nguội trong quá trình ép đùn. Mặc dù trọng lượng riêng và mật độ thường được sử dụng thay thế cho nhau nhưng có sự khác biệt rất nhỏ về ý nghĩa của chúng. Trọng lượng riêng là tỷ số giữa trọng lượng của một thể tích vật liệu nhất định ở 73,4 ° F (23 ° C) với trọng lượng của một thể tích nước tương đương ở cùng nhiệt độ. Nó được biểu thị chính xác dưới dạng Trọng lượng riêng, 23/23 ° C. Mật độ là trọng lượng trên một đơn vị thể tích của vật liệu ở 23°C và được biểu thị bằng D23C, g/cm3. Sự khác biệt xuất phát từ thực tế là nước ở 23°C có mật độ nhỏ hơn một một chút. ASTM D-792.

16.Độ cứng khi uốn/ Stiffness In Flexure

Độ cứng khi uốn được xác định bằng cách kẹp mẫu vào thiết bị hiển thị ở đây và tác dụng tải trọng 1% theo cách thủ công. Thang đo độ lệch được đặt ở mức 0. Động cơ hoạt động và tải tăng lên, với các số liệu về độ võng và tải được ghi lại theo từng khoảng thời gian. Một đường cong được vẽ ra của độ võng so với tải trọng, và từ đó được tính toán độ cứng khi uốn tính bằng pound trên inch vuông.

Thử nghiệm này không phân biệt các phần tử dẻo và đàn hồi liên quan đến phép đo và do đó không thể tính được mô đun đàn hồi thực sự. Thay vào đó, người ta thu được một giá trị biểu kiến ​​và gọi là “độ cứng khi uốn”. Nó là thước đo độ cứng tương đối của các loại nhựa khác nhau và được lấy cùng với các dữ liệu đặc tính thích hợp khác; rất hữu ích trong việc lựa chọn vật liệu. ASTM D-747

17. Độ bền kéo/Tensile

Đặc tính kéo là dấu hiệu quan trọng nhất về độ bền của vật liệu. Lực cần thiết để kéo mẫu ra xa nhau được xác định, cùng với độ giãn của vật liệu trước khi đứt. Mô đun đàn hồi (“mô đun đàn hồi” hoặc “mô đun kéo”) là tỷ lệ giữa ứng suất và biến dạng dưới giới hạn tỷ lệ của vật liệu. Đây là dữ liệu về độ bền kéo hữu ích nhất vì các bộ phận phải được thiết kế để chịu được ứng suất ở một mức độ thấp hơn nhiều so với mức này. Đối với một số ứng dụng mong muốn có độ đàn hồi gần như cao su, độ giãn dài cuối cùng cao có thể là một ưu điểm. Mặt khác, đối với các bộ phận cứng, có rất ít lợi ích vì chúng có thể bị kéo giãn rất lâu. Tuy nhiên, độ giãn dài vừa phải sẽ mang lại lợi ích lớn vì chất lượng này cho phép hấp thụ tác động và sốc nhanh chóng. Do đó, tổng diện tích dưới đường cong ứng suất-biến dạng biểu thị độ bền tổng thể. Vật liệu có độ bền kéo rất cao và độ giãn dài nhỏ sẽ có xu hướng giòn khi sử dụng. ASTM D-638.

Tham Khảo: Máy Kéo Nén Vạn Năng/Universal Testing Machines 50KN

18. Độ bền Vicat 

Độ bền Vicat là một cách tốt để so sánh các đặc tính làm mềm nhiệt của polyetylen. Ngoài ra, nó có thể được sử dụng với các loại nhựa nhiệt dẻo khác.

Thiết bị kiểm tra Độ bền Vicat bao gồm một bể dầu được điều chỉnh nhiệt độ với một đầu kim xuyên có đầu phẳng được lắp sao cho ghi lại mức độ xuyên thấu trên máy đo. Một mẫu vật được đặt với kim đặt trên đó. Nhiệt độ của bể (được làm nóng trước đến nhiệt độ thấp hơn điểm hóa mềm Vicat dự kiến ​​khoảng 50°C) được tăng lên với tốc độ 50°C/giờ. hoặc 120°C/giờ. Nhiệt độ mà kim xuyên qua là 1 mm. là điểm làm mềm Vicat. ASTM D-1525.

Tham Khảo: Máy Đo Độ Võng Nhiệt Vicat/HDT- Model 303 HDTM