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Le guide définitif de ASTM D882 - Essai de traction sur film plastique mince

ASTM D882 - Tensile Testing of Thin Plastic Film

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

Écrit par Charlie Pryor

Les films et feuilles plastiques minces sont un choix populaire pour l'emballage et peuvent être utilisés pour protéger de nombreux articles de tous les jours, des restes de nourriture aux biens de consommation. Il est essentiel que les fabricants de matières 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. ASTM La norme D882 est une norme d'essai commune utilisée pour déterminer les propriétés de traction des films plastiques minces et est couramment utilisée à des fins de contrôle qualité en ligne. Ce guide est conçu pour vous présenter les éléments de base d'un essai de traction ASTM D882 et vous donnera un aperçu de l'équipement, du logiciel et des échantillons nécessaires. Cependant, toute personne prévoyant d'effectuer des essais sur ASTM D882 ne doit pas considérer ce guide comme un substitut adéquat à la lecture et au respect de la norme complète.



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Essai de film séparateur pour les batteries de véhicules électriques

Bien que ASTM D882 ne soit pas une norme officielle pour tester les films séparateurs des batteries de véhicules électriques, cette norme est en cours de modification pour évaluer les propriétés mécaniques de ces matériaux. Les films séparateurs sont un élément essentiel des batteries lithium-ion et autres batteries à électrolyte liquide, car ils séparent l'anode et la cathode. Le matériau le plus couramment utilisé pour le film séparateur est la polyoléfine, un film polymère suffisamment solide pour résister à l'opération d'enroulement lors de l'assemblage ainsi qu'au placage inégal de lithium sur l'anode en raison d'une utilisation intensive. Un matériau séparateur plus sûr et plus résistant empêche plus efficacement le contact entre l'anode et la cathode, tandis qu'un matériau plus fin permet de réduire le poids de chaque pile et d'améliorer la densité énergétique.

Tester ces matériaux conformément à ASTM D882 peut s'avérer très utile pour les contrôles de qualité ainsi que pour la recherche et le développement lorsqu'il s'agit de déterminer la solution optimale en matière de film séparateur. En outre, comme c'est le cas pour de nombreux autres matériaux en couches minces, le film séparateur est anisotrope et il est donc recommandé de le tester dans plusieurs directions de coupe/essai différentes.

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Que mesure-t-il ?

ASTM La norme D882 est spécifiquement conçue pour tester les plastiques d'une épaisseur inférieure à 1 mm et peut être utilisée pour tester n'importe quel type d'échantillon plastique dans cette plage d'épaisseur définie. Les plastiques d'une épaisseur supérieure à 1 mm doivent être testés conformément à la norme ASTM D638. ASTM Les essais D882 sont effectués sur une machine d'essai universelle (également appelée machine d'essai de traction) à une vitesse constante de la traverse. Les propriétés de traction les plus couramment mesurées sont les suivantes :

Méthode d'essai et échantillons

Lors des essais sur le site ASTM D882, les éprouvettes sont soumises à une traction jusqu'à la rupture. La vitesse de la 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 dépend de l'allongement maximal de l'échantillon à la rupture. Les films et feuilles plastiques ayant tendance à être très élastiques, des vitesses plus élevées de la traverse sont généralement nécessaires. L'utilisation d'une précharge appropriée est un facteur critique pour les essais réalisés conformément à la norme ASTM D882. Les échantillons de films minces sont généralement détendus et non tendus lorsqu'ils sont chargés dans les pinces pour les essais. Une précharge, qui peut être facilement configurée dans le logiciel d'essai Bluehill® Universal, permet de supprimer tout relâchement de l'échantillon avant l'enregistrement des données pendant l'essai, ce qui garantit la précision et la répétabilité des résultats.

Cet essai est destiné aux échantillons dont l'épaisseur est uniforme à 10 % près sur la longueur de l'échantillon entre les pinces. 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 et une longueur d'au moins 50 mm par rapport à l'espacement des pinces utilisé pendant l'essai. La longueur standard de l'éprouvette pour les essais est de 250 mm. Toutefois, si cela n'est pas possible, une longueur minimale de 100 mm (longueur de la jauge de 50 mm) est acceptable à condition qu'il soit établi que cela n'affecte pas les résultats. Si l'échantillon est constitué d'un matériau isotrope, la norme exige qu'au moins cinq échantillons soient testés à partir de chaque échantillon. Si l'échantillon est suspecté d'être anisotrope, au moins dix échantillons doivent être testés, cinq le long de l'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 ASTM D882 serait bien avisée de produire un grand nombre d'échantillons afin de mesurer de manière appropriée toutes les propriétés pertinentes.

Système d'essais

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, telle que la série 34SC d'Instron, ou sur une machine d'essai universelle à colonne unique. Les systèmes de la série 68SC. Des complications peuvent toutefois survenir, car de nombreux échantillons de films minces présentent un allongement élevé à la rupture. Lorsque vous associez 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, voire un bâti à deux colonnes, pour effectuer les essais jusqu'à la rupture. La série 6800 d'Instron est idéale pour les laboratoires qui recherchent des fonctionnalités avancées pour leurs systèmes d'essai.

 

ASTM D882 Test Setup
1) Système d’essai universel série 6800
2) Bluehill Universal Logiciels
3) Capteur de pesage de la série 2580
4) Série 2712 Poignées pneumatiques

 

Système Instron

PincesEn raisonde la nature flexible et délicate de ces échantillons en plastique, la préhension peut s'avérer difficile. Les pinces pneumatiques à action latérale permettent de régler la pression d'entrée de l'air afin de garantir un serrage suffisant des échantillons pendant toute la durée de l'essai. Les pinces pneumatiques sont préférables aux pinces à vis ou aux pinces à serrage manuel lors de l'essai de films minces, car ces dernières ajoutent une variabilité à la pression de serrage et peuvent entraîner une plus grande incohérence dans les résultats de l'essai et un risque plus élevé de rupture ou de glissement de la mâchoire. Dans certains cas, pour les échantillons de films très fins, des pinces à rouleaux auto-serrantes peuvent également être utilisées.

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

L'ALIGNEMENT DU SPÉCIMEN

Les essais de traction sur les films et feuilles minces présentent plus de difficultés que les essais sur les échantillons rigides, et la plupart des films et feuilles minces utilisés dans la fabrication des batteries de VE sont extrêmement minces, avec une épaisseur ne dépassant pas 15 microns. Ces matériaux sont facilement endommagés par une mauvaise manipulation ; le simple fait de saisir un film ou une feuille mince peut endommager l'échantillon. L'alignement correct d'échantillons aussi délicats est un problème majeur pour de nombreux laboratoires d'essais, et l'utilisation d'un chargeur d'échantillons de précision est recommandée. Ces dispositifs utilisent une pince d'alignement amovible et un rail linéaire pour guider les échantillons dans les pinces. Ils sont disponibles en plusieurs tailles pour s'adapter à un large éventail de dimensions d'échantillons.



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Visages de la mâchoire

Les échantillons ASTM D882 étant fragiles, le choix de la face de la mâchoire est également essentiel à la réussite du test. Les faces de mâchoires dentelées ne sont pas recommandées car elles peuvent endommager l'échantillon lors de la préhension, entraînant des ruptures de mâchoires ou des résultats imprécis. Les faces en caoutchouc n'endommagent pas les échantillons à couche mince et il a été démontré qu'elles empêchent le glissement des échantillons lorsqu'ils s'amincissent dans les faces au cours du processus d'essai, ce qui fait des faces en caoutchouc associées aux mâchoires 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 saisie ou tabulée de l'échantillon. La taille la plus courante pour ce type de matériau est de 25 mm x 25 mm (1 po x 1 po). La correspondance des largeurs facilite l'alignement des échantillons, ce qui est essentiel pour obtenir de bonnes ruptures et des résultats d'essai précis. Si la largeur de l'échantillon est inférieure à la tolérance de la norme, il est nécessaire d'avoir des faces de mâchoires au moins aussi larges que l'échantillon, mais une plus grande largeur est également acceptable dans ce cas.

La préhension par contact de ligne est également possible pour les échantillons de film qui sont trop minces pour les faces en caoutchouc. Les faces à 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 critique de la préhension est d'éviter le glissement lors de l'essai, ainsi que de maintenir une répartition uniforme de la contrainte sur chaque échantillon pendant l'essai.

Essais automatisés de couches minces pour les batteries de véhicules électriques
Avec la croissance explosive prévue pour l'industrie des véhicules électriques, les fabricants de batteries devraient envisager d'augmenter leurs capacités d'essai dès que possible pour répondre à l'augmentation prévue de la demande. Plus le volume d'essais augmente, plus le débit et l'efficacité deviennent importants. Instron propose de nombreuses solutions pour augmenter la productivité de votre laboratoire d'essais, y compris des systèmes automatisés et semi-automatisés qui sont idéaux pour tester de grands volumes d'échantillons de couches minces.



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Le logiciel de test Bluehill Universal de ResultsInstronfacilite l'établissement de rapports de calculs conformes à la norme. Le logiciel est également fourni avec une méthode d'essai préconfigurée pour ASTM D882, avec des paramètres d'essai et des calculs spécifiques pour garantir la conformité.

Bluehill Universal ASTM D882