Le véritable guide de l’ASTM D882 - Essai de traction de film plastique fin

Comment réaliser un essai de traction sur un film plastique fin selon ASTM D882

Écrit par Charlie Pryor 

Les films et feuilles plastiques fins sont un choix populaire pour l’emballage et peuvent être trouvés pour protéger de nombreux articles quotidiens, des restes de nourriture aux biens de consommation. Il est essentiel que les fabricants de plastiques et les entreprises d’emballage obtiennent un profil mécanique précis des films plastiques qu’ils produisent afin de s’assurer qu’ils répondent aux attentes requises. L’ASTM D882 est une norme d’essai commune utilisée pour déterminer les propriétés de traction des films plastiques fins et est couramment utilisée à des fins de contrôle. Ce guide est conçu pour vous présenter les éléments de base d’un essai de traction selon la norme ASTM D882 et vous donnera un aperçu de l’équipement, du logiciel et des échantillons nécessaires. Cependant, toute personne prévoyant de réaliser des essais ASTM D882 ne doit pas considérer ce guide comme substitut adéquat à la lecture et au respect de la norme complète.

ASTM D882

Que mesure-t-elle ?

La norme ASTM D882 est spécifiquement conçue pour tester les plastiques dont l’épaisseur est inférieure à 1 mm et peut être utilisée pour tester tout type d’échantillon plastique dans cette plage d’épaisseur précise. Les plastiques d’une épaisseur supérieure à 1 mm doivent être testés selon la norme ASTM D638. L’essai ASTM D882 est réalisé sur une machine d’essai universelle (également appelée machine d’essai de traction) à une vitesse de traverse constante. Voici les propriétés de traction les plus couramment mesurées :

 Méthode d’essai et échantillons

Lors des essais ASTM D882, les échantillons sont tirés en tension jusqu’à la rupture. La vitesse de traverse dépend de la longueur de l’échantillon et peut être calculée en multipliant la séparation initiale de la prise (longueur de l’échantillon) par la vitesse de déformation initiale en mm/mm x min. La vitesse de déformation initiale est conditionnée par l’allongement maximal de l’échantillon à la rupture. Comme les films et les feuilles en plastique ont tendance à être très élastiques, des vitesses plus élevées de traverse sont généralement nécessaires. Un facteur critique dans les essais selon la norme ASTM D882 est l’utilisation d’une précharge appropriée. Les échantillons de film fin sont généralement détendus et non tendus lorsqu’ils sont chargés dans les amarrages pour les essais. Une précharge, qui peut être facilement configurée dans le logiciel d’essai Bluehill Universal , permet de supprimer tout jeu dans l’échantillon avant l’enregistrement des données pendant l’essai, garantissant ainsi des résultats précis et reproductibles. 

Cet essai est destiné aux échantillons uniformes à 10 % près de l’épaisseur sur la longueur de l’échantillon entre les amarrages. Les échantillons plus épais approchant la limite de 1 mm d’épaisseur doivent être uniformes à 5 % près. Les échantillons doivent avoir une largeur comprise entre 5.0 et 25.4 mm avec une longueur d’au moins 50 mm supérieure à la séparation des pinces utilisée pendant les essais. La longueur standard de l’échantillon pour les essais est de 250 mm. Toutefois, si cela n’est pas possible, une longueur minimale d’échantillon de 100 mm (longueur de jauge de 50 mm) est acceptable, à condition qu’il soit établi que cela n’affecte pas les résultats. Si l’échantillonnage est constitué d’un matériau isotrope la norme exige qu’au moins cinq échantillons soient testés à partir de chaque échantillonnage. Si l’échantillonnage est suspecté d’être anisotrope, , alors au moins dix échantillons doivent être testés, cinq le long de leur axe long et cinq le long de l’axe supposé anisotrope. En outre, les échantillons utilisés pour déterminer le module ne peuvent pas être utilisés pour déterminer la résistance à la traction ou toute autre propriété de traction, ce qui signifie que toute personne effectuant des essais selon la norme ASTM D882 doit être avisée de produire un grand nombre d’échantillons afin de mesurer de manière appropriée toutes les propriétés indiquées. 

Système d’essai

En raison des faibles forces de rupture de ces échantillons, les essais ASTM D882 sont généralement réalisés sur une machine d’essai universelle à colonne unique comme les systèmes Instron de la série 34SC ou de la série68SC. Des complications peuvent toutefois survenir du fait que de nombreux échantillons de films fins présentent un allongement à la rupture élevé. Lorsque l’on associe ces échantillons à la longueur de jauge standard de 250 mm, il est parfois nécessaire d’utiliser un bâti à colonne unique de hauteur supplémentaire ou éventuellement un bâti à double colonne afin de tester jusqu’à la rupture. La série 6800 d’Instron est idéale pour les laboratoires qui désirent des fonctionnalités avancées dans leurs systèmes d’essais.

Configuration de l’essai selon la norme ASTM D882

Configuration de l’essai selon la norme ASTM D882

1. Instron 6800

2. Tableau de bord de Bluehill Universal (2490-696)

3. Cellule de charge Série 2580

4. Série 2712 Amarrages pneumatiques

 

 

Amarrages

En raison de la nature flexible et délicate de ces échantillons en plastique, trouver la solution de préhension peut représenter un défi de taille. Les amarrages pneumatiques à action latérale fournissent une pression d’entrée d’air réglable pour assurer le serrage avec précision des échantillons tout au long de l’essai. Les amarrages pneumatiques sont préférables aux amarrages à vis ou aux amarrages à serrage manuel lors de l’essai sur films fins, car ces derniers ajoutent une variabilité à la pression de serrage et engendrent une plus grande incohérence dans les résultats de l’essai et un risque plus élevé de rupture ou de glissement au niveau des mâchoires. Dans certains cas, pour les échantillons de films très fins, des amarrages à rouleaux auto-serrants peuvent également être utilisées.

2712-041
Modèle 1 kN | 2712-041
2613-007
Modèle à 1 kN | 2713-007

 

Les échantillons pour la norme ASTM D882 étant fragiles, le choix de la face des mâchoires est également essentiel à la réussite de l’essai. Les faces des mâchoires dentelées ne sont pas recommandées, car elles peuvent endommager l’échantillon lors de la préhension, entraînant des ruptures au niveau des mâchoires ou des résultats inexacts. Les faces en caoutchouc n’endommagent pas les échantillons à couche mince. Il a été démontré qu’elles empêchent le glissement des échantillons lorsqu’ils s’amincissent dans les faces au cours du processus d’essai, faisant des faces en caoutchouc associées aux amarrages pneumatiques la combinaison préférée. Cette combinaison produit également les résultats les plus reproductibles. 

Les faces des mâchoires en caoutchouc doivent correspondre à la largeur de l’extrémité ou à la languette de l’échantillon. La taille de la face la plus courante pour ce type de matériau est de 25 mm x 25 mm (1 po x 1 po). La largeur correspondante permet de faciliter l’alignement des échantillons, ce qui est essentiel pour obtenir de bonnes ruptures et des résultats d’essai précis. Dans le cas où la largeur de l’échantillon est inférieure à la limite de la norme, il est nécessaire d’avoir des faces de mâchoires au moins aussi larges que l’échantillon, mais une largeur supérieure est également acceptable dans ce cas.

La préhension par contact linéaire est également possible pour les échantillons de film trop fins pour les faces en caoutchouc. Les faces avec contact linéaire comprennent une face de mâchoire lisse et une face opposée arrondie, ce qui permet de répartir la force de serrage le long d’une seule ligne perpendiculaire au mouvement de la traverse. L’aspect le plus délicat de la préhension est d’éviter le glissement lors de l’essai, et de maintenir une distribution uniforme de la contrainte sur chaque échantillon pendant l’essai.

Extensomètres

Bien que la norme ASTM D882 n’exige pas l’extensométrie pour mesurer la déformation, l’utilisation d’un extensomètre donne toujours la mesure la plus précise de la déformation. L’extensométrie vidéo sans contact est souvent la meilleure solution pour les essais sur films minces, car les extensomètres à pince classiques pèsent sur l’échantillon et les bords tranchants risquent de déchirer l’échantillon pendant l’essai. L’extensomètre vidéo AVE2 d’Instron est capable de mesurer la déformation sur l’échantillon au micron près sans contact physique.

extensomètre ave2

Résultats

Le logiciel d’essai Bluehill® Universal d’Instron permet de rapporter facilement les calculs en conformité avec la norme. Le logiciel est également fourni avec une méthode d’essai préconfigurée pour les tests ASTM D882, avec des paramètres d’essai et des calculs spécifiques pour garantir la conformité.

Bluehill Universal ASTM D882

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