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ISO 527-3 Zugfestigkeitseigenschaften von Folien und Tafeln

ISO 527-3 Tensile Properties of Films and Sheets

Geschrieben von Dan Caesar

ISO 527-3 ist eine internationale Norm zur Bestimmung der Zugfestigkeit von Kunststofffolien und -platten. Kunststofffolien werden in großem Umfang in der Verpackungsindustrie und als Bestandteile von komplexeren Produkten wie Batterien für Elektrofahrzeuge verwendet. Die für diese Norm angegebenen Materialeigenschaften sind Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung.

Als Film oder Folie wird ein Kunststoffprüfkörper mit einer Dicke von weniger als 1 mm definiert. Kunststoffe mit einer Dicke von mehr als 1 mm sollten nach ISO 527-2 getestet werden. Die ASTM-Norm, die der ISO 527-3 entspricht, ist ASTM D882.



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Testen von Trennfolien für Elektrofahrzeugbatterien

Separatorfolien werden bei der Herstellung von Elektroautobatterien verwendet, um die Anode und Kathode in Lithium-Ionen- und anderen Flüssigelektrolytbatterien zu trennen. Diese Folien werden in großen Mengen benötigt und sind äußerst wichtig für die Produktsicherheit. Da es noch keine speziellen Teststandards für Elektroauto-Batterien gibt, wird ISO 527-3 üblicherweise als Ersatzstandard für die Charakterisierung der Reibungseigenschaften verwendet. Das gebräuchlichste Material für Separatorfolien ist Polyolefin, eine Polymerfolie, die stark genug ist, um den Wickelvorgängen bei der Montage sowie der ungleichmäßigen Abscheidung von Lithium auf der Anode aufgrund der intensiven Nutzung standzuhalten. Sichereres und stärkeres Separatormaterial verhindert effektiver den Kontakt zwischen Anode und Kathode, während dünneres Material dazu beiträgt, das Gewicht der einzelnen Batterien zu reduzieren und die Energiedichte zu verbessern.

Erfahren Sie mehr über Batterietests in unserem EV-Batterietest-Inhaltszentrum.

Empfohlene Testausrüstung

Da Dünnfilmproben schon bei relativ geringen Kräften brechen, wird die Prüfung nach ISO 527-3 häufig auf einer Einsäulen-Universalprüfmaschine durchgeführt. Da jedoch viele Dünnfilmproben eine hohe Bruchdehnung aufweisen, kann ein extra hoher Einsäulenrahmen oder möglicherweise ein Zweisäulenrahmen erforderlich sein, um die Prüfung bis zum Bruch durchzuführen. Die Serien 3400 und 6800 von Instron umfassen eine Vielzahl von Prüfrahmen, die sich für die Prüfung von Dünnfilmen eignen, wobei die Serie 6800 viele erweiterte Funktionen für diejenigen bietet, die Wiederholbarkeit und Durchsatz maximieren möchten.

ISO 527-3 Testaufbau


Universalprüfsystem der Serie 6800

 Bluehill Universal Software

 Wägezelle der Serie 2580

 Pneumatische Griffe mit seitlicher Betätigung

 

ISO 527-3 Testaufbau

Greifende Lösungen

Aufgrund der flexiblen, empfindlichen Natur von Dünnschichtproben kann das Einspannen der Proben eine Herausforderung sein. Pneumatische Seitenhandgriffe sind eine ideale Lösung, da sie einen einstellbaren Lufteinlassdruck bieten, um sicherzustellen, dass die Proben während des gesamten Tests ausreichend geklemmt werden können. Bei der Verwendung von pneumatischen Spannzeugen mit dem Smart-Close Air Kit kann der Bediener den Einlassdruck in der Bluehill® Universal Testmethode festlegen und muss den Druck nicht mehr manuell am Regler der Luftversorgung ändern. Das Smart-Close Air Kit sorgt nicht nur für eine sicherere Verwendung von pneumatischen Greifern, sondern kann auch die Effizienz und Wiederholbarkeit von Tests erhöhen.

Lesen Sie unser White Paper über das Testen dünner Filme:

 

Für diejenigen, die eine nicht-pneumatische Lösung für die ISO 527-3 Prüfung suchen, empfiehlt Instron selbstspannende Rollen-Probenhalter. Manuell festgezogene Schraubklemmen werden für die Dünnschichtprüfung nicht empfohlen, da die Variabilität, die sie dem Klemmdruck hinzufügen, die Wiederholbarkeit der Ergebnisse negativ beeinflussen und eine höhere Häufigkeit von unsachgemäßem Klemmen (Backenbrüche oder Abrutschen) verursachen kann.

1 kN Modell | 2712-041

1 kN Modell | 2713-007

PROBENAUSRICHTUNG

Die Zugprüfung von dünnen Filmen und Folien stellt eine größere Herausforderung dar als die Prüfung von starren Proben. Die meisten dünnen Filme und Folien, die bei der Herstellung von Elektroauto-Batterien verwendet werden, sind nicht dicker als 15 Mikrometer, so dass sie beim Einlegen der Proben sehr leicht beschädigt werden können. Die korrekte Ausrichtung solch empfindlicher Proben ist für viele Prüflabore ein großes Problem, weshalb die Verwendung eines Präzisionsprobenladegeräts empfohlen wird. Diese Geräte verwenden eine abnehmbare Ausrichtungsklammer und eine lineare Schiene, um die Proben in die Probenhalter zu führen. Sie sind in verschiedenen Größen erhältlich, um eine breite Palette von Probenabmessungen aufnehmen zu können.



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DEHNUNGSMESSUNG

Mit Dehnungsmessern können wir die genaueste Dehnungsmessung durchführen. Die berührungslose Video-Dehnungsmessung ist die beste Lösung für die Dünnschichtprüfung, da typische Ansetzaufnehmer die Probe beschweren und zu einem vorzeitigen Versagen führen. Der Advanced Video Extensometer (AVE3) von Instron misst die Dehnung genauso genau wie ein Ansetzaufnehmer, ohne die Probe physisch zu berühren.



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ERGEBNISSE UND DURCHSATZ

Die Prüfsoftware Bluehill Universal von Instron macht es einfach, Berechnungen in Übereinstimmung mit der Norm zu erstellen. Kunden, die sich für die Methodensuite für Kunststoffe entscheiden, erhalten eine vorkonfigurierte Prüfmethode für die Prüfung nach ISO 527-3, komplett mit spezifischen Prüfparametern und Berechnungen, um die Einhaltung der Norm zu gewährleisten.

Für Labore mit hohem Prüfaufkommen können verschiedene Modifikationen am Aufbau der Zugprüfmaschine vorgenommen werden, um den Prüfprozess zu beschleunigen und den Durchsatz zu erhöhen, bis hin zu vollautomatischen Prüfsystemen. Vollautomatische Systeme wie das AT3 von Instron sind so konzipiert, dass sie die Probenmessung, das Laden, die Prüfung und die Entnahme der Proben umfassen und stundenlang ohne Bedienereingriff laufen können. Diese Systeme tragen dazu bei, die durch menschliches Versagen bedingte Variabilität zu verringern, und können nach Schichtende weiterlaufen, um auch dann noch Ergebnisse zu liefern, wenn die Mitarbeiter nach Hause gehen.



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