La guía definitiva de la norma ASTM D882: ensayo de tracción de películas plásticas delgadas


prueba de película delgada según ASTM D882

Cómo realizar una prueba de tracción en una película de plástico delgada según ASTM D882

Escrito por Charlie Pryor 

Las láminas y películas de plástico fino son una opción popular para el embalaje y se pueden encontrar protegiendo muchos artículos cotidianos, desde alimentos sobrantes hasta bienes de consumo. Es fundamental que los fabricantes de plásticos y las empresas de embalaje obtengan un perfil mecánico preciso de las películas de plástico que están produciendo para garantizar que cumplen con las expectativas requeridas. ASTM D882 es un estándar de prueba común que se utiliza para determinar las propiedades de tracción de las películas plásticas delgadas y se utiliza comúnmente para fines de control de calidad en línea. Esta guía está diseñada para presentarle los elementos básicos de una prueba de tracción ASTM D882 y proporcionará una descripción general del equipo, el software y las muestras necesarias. Sin embargo, cualquier persona que planee realizar pruebas ASTM D882 no debe considerar esta guía como un sustituto adecuado para leer y seguir el estándar completo.


Prueba de película separadora para baterías de vehículos eléctricos

Más recientemente, se han adoptado pruebas de acuerdo con ASTM D882 en el mercado de vehículos eléctricos para determinar las propiedades mecánicas de la película separadora utilizada en baterías de vehículos eléctricos. Las películas separadoras son una parte crítica de las baterías de iones de litio y otras baterías de electrolitos líquidos que separan el ánodo y el cátodo. El material más comúnmente utilizado para la película separadora es la poliolefina, una película de polímero que es lo bastante fuerte como para soportar la operación de bobinado durante el montaje, así como el chapado desigual de litio en el ánodo debido al uso extensivo. El material del separador, más seguro y resistente, evita de manera más efectiva el contacto entre el ánodo y el cátodo, mientras que el material más delgado ayuda a reducir el peso de cada batería y mejora la densidad de energía.

La prueba de estos materiales de acuerdo con ASTM D882 puede ser muy beneficiosa para los controles de calidad, así como en I+D cuando se intenta determinar la solución óptima de película separadora. Además, como ocurre con muchos otros materiales de película delgada, la película separadora es anisotrópica y, por lo tanto, se recomienda probarla en múltiples direcciones de corte/prueba diferentes.

Más información sobre las pruebas de vehículos eléctricos

 

chasis de vehículo eléctrico

¿Qué mide?

ASTM D882 está diseñado específicamente para probar plásticos de menos de 1 mm de grosor, y se puede utilizar para probar cualquier tipo de muestra de plástico dentro de este intervalo de grosor definido. Los plásticos de más de 1 mm de grosor deben probarse según ASTM D638. La prueba ASTM D882 se realiza en una máquina de prueba universal (también llamada máquina de prueba de tracción) a una velocidad de cruceta constante. Las siguientes son las propiedades de tracción que se miden con más frecuencia:

 Método de análisis y muestras

Durante la prueba ASTM D882, las muestras se tensan hasta que fallan. La velocidad de la cruceta depende de la longitud de la muestra y puede calcularse multiplicando la separación de agarre inicial (longitud de la muestra) por la velocidad de deformación inicial en mm/mm x min. La velocidad de cepa inicial está condicionada a la elongación máxima de la muestra en la rotura. Debido a que las láminas y las películas de plástico tienden a ser muy elásticas, normalmente se requieren mayores velocidades de cruceta. Un factor crítico en las pruebas de ASTM D882 es el uso de una precarga adecuada. Las muestras de película delgada suelen estar relajadas y no tensas cuando se cargan en las mordazas para su análisis. Una precarga, que se puede configurar fácilmente en el software de análisis Bluehill Universal , ayuda a eliminar cualquier holgura en la muestra antes de registrar los datos durante el análisis, garantizando que los resultados sean precisos y repetibles. 

Esta prueba está destinada a muestras uniformes hasta un 10 % del grosor a lo largo de la muestra entre las mordazas. Las muestras más gruesas que se aproximen al límite de grosor de 1 mm deben ser uniformes hasta un 5 %. Las muestras deben tener entre 5,0 y 25,4 mm de ancho, y al menos 50 mm más que la separación de agarre utilizada durante el análisis. La longitud estándar del medidor de muestras para el análisis es de 250 mm. Sin embargo, si esto no es posible, una longitud mínima de la muestra de 100 mm (longitud del calibre de 50 mm) es aceptable siempre que se establezca que esto no afecta a los resultados. Si la muestra es de material isotrópico, el estándar requiere que se analicen al menos cinco muestras de cada muestra. Sin embargo, si se sospecha que la muestra es anisotrópica,  se deben analizar al menos diez muestras, cinco a lo largo de su eje largo y cinco a lo largo del eje anisotrópico supuesto. Además, las muestras utilizadas para determinar el módulo no se pueden utilizar para determinar la resistencia a la tracción ni ninguna otra propiedad de la tracción, lo que significa que cualquier persona que realice pruebas según ASTM D882 podría producir un gran número de muestras para medir adecuadamente todas las propiedades relevantes. 

Sistema de prueba

Debido a las bajas fuerzas de rotura de estas muestras, las pruebas ASTM D882 se realizan normalmente en una máquina de pruebas universales de una sola columna, como los sistemas de la serie 34SC o 68SC de Instron. Sin embargo, pueden surgir complicaciones debido al hecho de que muchas muestras de película delgada exhiben una gran elongación en la rotura. Al emparejar estas muestras con la longitud estándar del calibre de 250 mm, a veces puede requerir un marco de columna única de altura adicional o posiblemente un marco de columna doble para realizar la prueba hasta que se rompa. La serie 6800 de Instron es ideal para laboratorios que desean una funcionalidad avanzada en sus sistemas de prueba.


 

Configuración de prueba ASTM D882
1) Sistema de pruebas universal de la serie 6800
2) Software Bluehill Universal
3) Célula de carga Serie 2580
4) Agarres neumáticos serie 2712

 

Nuevo sistema de Instron






Mordazas

Debido a la naturaleza flexible y delicada de estas muestras de plástico, el agarre puede ser un desafío. Las mordazas neumáticas de acción lateral proporcionan una presión de entrada de aire ajustable para garantizar que las muestras puedan sujetarse lo suficiente a lo largo de la prueba. Las mordazas neumáticas son preferibles a las mordazas con acción de tornillo o apretadas a mano cuando se prueban películas delgadas, ya que estas últimas añaden variabilidad a la presión de sujeción y pueden permitir una mayor incoherencia en los resultados de las pruebas y una mayor probabilidad de roturas o deslizamiento de la mandíbula. En algunos casos, para muestras de película muy delgada, también se pueden utilizar mordazas de rodillo autoapretadas.

2712-041
Modelo de 1 kN | 2712-041
2613-007
Modelo de 1 kN | 2713-007

Caras de la mandíbula

Debido a que las muestras ASTM D882 son frágiles, la selección de la cara de la mandíbula también es fundamental para un análisis exitoso. No se recomienda utilizar caras de mandíbula serradas, ya que pueden dañar la muestra al agarrarla, lo que puede provocar roturas de mandíbula o resultados inexactos. Las caras de goma no dañan las muestras de película delgada y se ha demostrado que evitan el deslizamiento de las muestras, ya que se diluyen en las caras durante el proceso de análisis, lo que hace que las caras de goma emparejadas con las mordazas neumáticas sean la combinación preferida. Esta combinación también produce los resultados más repetibles. 

Las caras de las mordazas de goma deben coincidir con el ancho del extremo agarrado o con las lengüetas de la muestra. El tamaño de cara más común para este tipo de material es de 25 mm x 25 mm (1 pulg. x 1 pulg.). El ancho de coincidencia facilita la alineación de las muestras, lo cual es fundamental para unas buenas pausas y unos resultados precisos de las pruebas. En caso de que la anchura de la muestra esté en el lado más pequeño de la tolerancia para el estándar, es necesario tener caras de mandíbula al menos tan anchas como la muestra, pero también es aceptable que sean más anchas en este caso.

El agarre por contacto de línea también es una posibilidad para muestras de película que son demasiado finas para caras de goma. Las caras de contacto de la línea incluyen una cara lisa de la mandíbula y una cara opuesta que está redondeada, lo que ayuda a distribuir la fuerza de sujeción a lo largo de una sola línea perpendicular al movimiento de la cruceta. El aspecto más crítico del agarre es evitar el deslizamiento durante el análisis, así como mantener una distribución uniforme de la tensión en cada muestra durante el análisis.





Pruebas automatizadas ASTM D882 para baterías de vehículos eléctricos

Con la previsión de una explosión en el crecimiento de la industria de vehículos eléctricos, los fabricantes de baterías deberían considerar la posibilidad de ampliar sus capacidades de prueba lo antes posible para satisfacer el aumento previsto de la demanda. A medida que aumenta el volumen de pruebas, el rendimiento y la eficiencia son cada vez más importantes. Instron ofrece muchas opciones de automatización para aumentar la productividad de su laboratorio de pruebas. Nuestros sistemas totalmente automatizados incluyen opciones automatizadas y semiautomatizadas y son ideales para analizar grandes volúmenes de muestras de película delgada. Estos sistemas están diseñados para liberar a los operadores, maximizar el rendimiento y mantener resultados óptimos.




Resultados

El software de pruebas Bluehill® Universal de Instron facilita el informe de los cálculos de conformidad con la norma. El software también viene con un método de prueba preconfigurado para las pruebas ASTM D882, completo con parámetros y cálculos de prueba específicos para ayudar a garantizar el cumplimiento.

ASTM D882 Bluehill Universal

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