Der maßgebliche Leitfaden zu ASTM D882: Zugeigenschaften von dünnen Kunststofffolien

Durchführen eines Zugeigenschaften-Prüfverfahrens an dünnen Kunststofffolien gemäß ASTM D882

Verfasser Charlie Pryor

Dünne Kunststofffolien und -platten sind beliebt als Verpackungsmaterial und werden zum Schutz von vielen alltäglichen Artikeln, von Speisenresten bis zu Konsumgütern, verwendet. Für Hersteller von Kunststoffen und für Verpackungsunternehmen ist es von hoher Bedeutung, ein genaues mechanisches Profil der hergestellten Kunststofffolien zu erhalten, um sicherzugehen, dass sie die Erwartungen erfüllen. ASTM D882 ist ein Standardprüfverfahren für Zugeigenschaften von dünnen Kunststofffolien und wird gewöhnlich für Inline-Qualitätssicherungszwecke verwendet. Mit dieser Anleitung sollen Sie in die grundlegenden Elemente einer ASTM D882 Zugprüfung eingeführt werden und eine Übersicht über erforderliche Prüfgeräte, Software und Proben erhalten. Beim Planen von Prüfverfahren nach ASTM D882 darf jedoch diese Anleitung nicht als gleichwertiger Ersatz für das Lesen der vollständigen Norm betrachtet werden.

ASTM D882

Was wird gemessen?

ASTM D882 befasst sich mit dem Prüfen von Kunststoffen mit einer Dicke von weniger als 1,0 mm, und die Norm kann auf jeden Typ von Kunststoffprobe innerhalb dieses Dickenbereichs angewendet werden. Für Kunststoffe mit einer Dicke über 1,0 mm ist ASTM D638 zu verwenden. Das ASTM-D882-Prüfverfahren wird auf einer Universalprüfmaschine (auch Zugprüfmaschine genannt) bei einer konstanten Traversengeschwindigkeit durchgeführt. Die am häufigsten gemessenen Eigenschaften sind:

Prüfmethode und Proben

Während des ASTM D882-Prüfverfahrens werden Proben bis zum Versagen gespannt. Die Geschwindigkeit der Traverse ist abhängig von der Länge der Probe und lässt sich berechnen durch Multiplikation des ausgänglichen Spannbackenabstands (Probenlänge) mal ausgängliche Dehnungsgeschwindigkeit in mm/mm x min. Die ausgängliche Dehnungsgeschwindigkeit hängt von der maximalen Ausdehnung der Probe bei Versagen ab. Da Kunststofffolien und -platten gewöhnlich hochelastisch sind, sind normalerweise höhere Traversengeschwindigkeiten erforderlich. Ein bedeutender Faktor bei der Prüfung nach ASTM D882 ist die Anwendung einer entsprechenden Vorlast. Dünnfolienproben sind beim Laden in das Spannzeug zum Prüfen gewöhnlich entspannt und nicht straff. Mit einer Vorlast, die einfach in die Bluehill Universal Prüfsoftware eingegeben werden kann, kann ein Durchhängen der Probe vor dem Aufzeichnen von Daten während des Prüfvorgangs beseitigt werden, so dass die Ergebnisse genau und reproduzierbar werden.

Dieses Prüfverfahren ist für Proben gedacht, deren Dicke innerhalb von 10 % gleichförmig über die Länge zwischen den Spannbacken ist. Dickere Proben, die sich der Dickengrenze von 1 mm nähern, müssen mit einer Genauigkeit von 5 % gleichmäßig sein. Die Probenweite muss zwischen 5,0 mm und 25,4 mm liegen, die Länge muss mindestens 50 mm länger als der bei der Prüfung verwendete Spannbackenabstand sein. Die Standard-Probenmessprüflänge beträgt 250 mm. Sollte dies jedoch nicht möglich sein, dann ist eine Mindestlänge von 100 mm (Messlänge 50 mm) akzeptabel, solange feststeht, dass dies keinen Einfluss auf die Ergebnisse hat. Besteht die Probe aus isotropem Material, müssen laut der Norm mindestens fünf Proben von jedem Muster geprüft werden. Wenn jedoch der Verdacht besteht, dass das Muster anisotrop ist, dann müssen mindestens zehn Proben geprüft werden, fünf entlang der Längsachse und fünf entlang der anisotropen Achse. Des Weiteren können keine zur Bestimmung des Moduls verwendeten Proben zur Feststellung der Zugfestigkeit oder einer anderen Zugeigenschaft verwendet werden. Das heißt, wenn nach ASTM D882 geprüft werden soll, ist man gut beraten, eine große Anzahl an Proben herzustellen, um alle relevanten Eigenschaften entsprechend messen zu können.

Prüfsystem

Aufgrund der niedrigen Bruchkräfte dieser Proben werden die ASTM D882 Prüfverfahren gewöhnlich auf einer Einzelsäulen-Universalprüfmaschine wie der Serie 34SC oder 68SC von Instron durchgeführt. Aufgrund der Tatsache, dass viele Dünnfolienproben eine hohe Reißdehnung zeigen, können Komplikationen auftreten. Wenn diese Proben mit der Standardmesslänge von 250 mm gepaart werden, ist manchmal ein extra hoher Einsäulen-Rahmen oder sogar ein Doppelsäulen-Rahmen für den Bruchtest nötig. Die Instron Serie 6800 ist ideal für Labore, die erweiterte Funktionalität in ihren Prüfsystemen wünschen.

ASTM D882 Prüfeinrichtung

ASTM D882 Prüfeinrichtung

1. Instron 6800

2. Bluehill Universal Dashboard (2490-696)

3. Serie 2580 Wägezelle

4. Serie 2712 Pneumatische Spannzeuge

 

 

Spannzeuge

Aufgrund des biegsamen, empfindlichen Wesens dieser Kunststoffproben kann das Spannen schwierig sein. Seitlich wirkende pneumatische Spannzeuge liefern einen verstellbaren Eingangsluftdruck, mit dem Proben während der Prüfung ausreichend festgespannt werden können. Pneumatische Spannzeuge sind besser geeignet als Schraubspannzeuge oder handbetätigte Spannzeuge für das Prüfen von dünnen Folien, da die letzteren Spannzeuge dem Spanndruck Variablität hinzufügen und mehr Unbeständigkeit in die Prüfergebnisse und eine höhere Möglichkeit von Brüchen an der Spannfläche oder Rutschen einführen. In manchen Fällen können bei sehr dünnen Folienproben auch Selbstspannende Spannzeuge mit Rolle verwendet werden.

2712-041
1-kN-Modell | 2712-041
2613-007
1-kN-Modell | 2713-007

 

Da die Proben gemäß ASTM D882 empfindlich sind, ist die Auswahl der Spannflächen ebenfalls bedeutend für den Erfolg beim Prüfen. Gezahnte Spannflächen werden nicht empfohlen, da sie die Probe beim Spannen beschädigen können, was zu Versagen an Spannbacken oder falschen Ergebnissen führen kann. Gummibeschichtete Spannflächen beschädigen Dünnfilme nicht und verhüten Rutschen von Proben während sie während des Prüfvorgangs in den Spannflächen dünner werden, wodurch gummibeschichtete Spannflächen in Verbindung mit pneumatischen Spannzeugen die bevorzugte Kombination sind. Mit dieser Kombination erhält man auch die am besten reproduzierbaren Ergebnisse.

Die Breite der gummibeschichteten Spannflächen sollte gleich der Breite oder dem Laschenende der Probe sein. Die beliebteste Spannflächengröße für diesen Materialtyp ist 25 mm x 25 mm. Mit der übereinstimmenden Breite wird die Ausrichtung der Probe vereinfacht, was von hoher Bedeutung für gute Brüche und genaue Prüfergebnisse ist. Sollte die Probenbreite kleiner als die Toleranz der Norm sein, werden Spannflächen erforderlich, die mindestens so breit wie die Probe sind. Breitere Spannflächen wären in diesem Fall jedoch auch akzeptabel.

Linienberührungsspannung ist auch eine Möglichkeit für Folienproben, die zu dünn für gummibezogene Spannflächen sind. Linienkontaktspannflächen bestehen aus einer glatten Spannfläche und einer gegenüberliegenden, gerundeten Spannfläche, die das Verteilen der Spannkraft entlang einer einzelnen Linie quer zur Bewegung der Traversenbewegung unterstützt. Der wichtigste Aspekt des Spannens ist, beim Prüfen Rutschen zu vermeiden undeine gleichmäßige Belastungsverteilung durch jede Probe zuz bewahren.

Extensometer

Während ASTM D882 zum Messen von Dehnung keine Extensometrie erfordert, führt die Verwendung eines Extensometers immer zum genauesten Dehnungsmessungsergebnis. Kontaktlose Video-Extensometrie ist oft die beste Lösung für die Prüfung von dünnen Folien, da typische Aufsteck-Extensometer die Probe belasten, und Messerkanten die Probe bei der Prüfung einreißen können. DasAVE2 Video-Extensometer von Instron kann Dehnung von bis zu einem einzigen Mikron messen, ohne die Probe zu berühren.

ave2 extensometer

Ergebnisse

Die Bluehill® Universal Testsoftware von Instron macht das Aufzeichnen von Berechnungen in Konformität mit der Norm einfach. Die Software wird auch mit einer vorkonfigurierten Prüfmethode für ASTM D882-Prüfverfahren geliefert, komplett mit spezifischen Prüfparametern und Algorithmen zur Einhaltung der Konformität.

Bluehill Universal ASTM D882

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