Guida definitiva ad ASTM D882 - Test di trazione di pellicole plastiche sottili


test del film sottile conforme a ASTM D882

Come eseguire un test di trazione su una pellicola plastica sottile secondo ASTM D882

Scritto da Charlie Pryor 

I fogli e le pellicole plastiche sottili sono una scelta popolare per l’imballaggio e possono proteggere molti oggetti quotidiani, dagli avanzi di cibo ai beni di consumo. È fondamentale che i produttori di materie plastiche e le aziende di imballaggio ottengano un accurato profilo meccanico delle pellicole plastiche che stanno producendo per garantire che soddisfino le aspettative richieste. ASTM D882 è uno standard di test comune che viene utilizzato per determinare le proprietà a trazione delle pellicole plastiche sottili ed è comunemente usato per scopi di controllo qualità in linea. Questa guida è progettata per introdurvi agli elementi di base di un test di trazione ASTM D882 e fornirà una panoramica delle attrezzature, del software e dei campioni necessari. Tuttavia, chiunque abbia intenzione di condurre test ASTM D882 non dovrebbe considerare questa guida un sostituto adeguato per leggere e seguire la norma completa.


Test del film separatore per batterie per veicoli elettrici

Più di recente, nel mercato dei veicoli elettrici sono stati adottati test conformi a ASTM D882 per determinare le proprietà meccaniche del film separatore utilizzato nelle batterie EV. I film separatori rappresentano una parte critica delle batterie agli ioni di litio e di altri elettroliti liquidi che separano l’anodo e il catodo. Il materiale più comunemente utilizzato per questi film è la poliolefina, un film polimerico sufficientemente resistente da sopportare le operazioni di avvolgimento durante l’assemblaggio e persino l’accumulo irregolare di litio sull’anodo a causa di un uso elevato. Un materiale separatore più sicuro e resistente previene più efficacemente il contatto tra anodo e catodo, mentre un materiale più sottile aiuta a ridurre il peso di ogni batteria e a migliorare la densità energetica.

Il test di questi materiali in conformità con ASTM D882 può essere molto utile per i controlli di qualità e nella R&S quando si cerca di determinare la soluzione ottimale del film separatore. Inoltre, come nel caso di molti altri materiali a pellicola sottile, il film separatore è anisotropico; pertanto si consiglia di testarlo in diverse direzioni di taglio/test.

Ulteriori informazioni sui test sui veicoli elettrici

 

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Cosa misura?

ASTM D882 è specificamente progettato per testare le materie plastiche di spessore inferiore a 1 mm e può essere utilizzato per testare qualsiasi tipo di campione di plastica all’interno di questo intervallo di spessore definito. Le materie plastiche di spessore superiore a 1 mm devono essere testate secondo la norma ASTM D638. Il test ASTM D882 è condotto su una macchina di test universale (chiamata anche macchina per test di trazione) a una velocità costante della traversa. Le proprietà a trazione più comunemente misurate sono le seguenti:

 Metodo di test e campioni

Durante i test ASTM D882, i campioni sono tirati in tensione fino alla rottura. La velocità della traversa dipende dalla lunghezza del campione e può essere calcolata moltiplicando la separazione iniziale della presa (lunghezza del campione) per la velocità di deformazione iniziale in mm/mm x min. La velocità di deformazione iniziale è condizionata dall’allungamento massimo del campione alla rottura. Poiché le pellicole e i fogli di plastica tendono a essere altamente elastici, sono comunemente richieste velocità più elevate della traversa. Un fattore critico nei test secondo ASTM D882 è l’utilizzo di un precarico appropriato. Quando vengono caricati nelle prese per i test i campioni di pellicole sottili sono solitamente rilassati e non tesi. Un precarico, che può essere facilmente configurato nel software di test Bluehill Universal , contribuisce a rimuovere qualsiasi gioco presente nel campione prima di registrare i dati durante il test, garantendo che i risultati siano accurati e ripetibili. 

Questo test è inteso per campioni uniformi entro il 10% dello spessore sulla lunghezza del campione tra le prese. I campioni più spessi che si avvicinano al limite di 1 mm di spessore devono essere uniformi entro il 5%. I campioni devono avere una larghezza compresa tra 5,0 e 25,4 mm e una lunghezza di almeno 50 mm superiore alla separazione della presa utilizzata durante il test. La base di misura del campione per i test è di 250 mm. Tuttavia, se questo non è possibile, allora una lunghezza minima del campione di 100 mm (base di misura 50 mm) è accettabile, purché si stabilisca che non influisca sui risultati. Se il campione è di materiale isotropo, la norma richiede almeno cinque campioni da testare da ogni campione. Se si sospetta che il campione sia anisotropo, tuttavia, devono essere testati allora almeno dieci campioni, cinque lungo il loro asse lungo e cinque lungo il presunto asse anisotropo. Inoltre, i campioni utilizzati per determinare il modulo non possono essere utilizzati per determinare la resistenza alla trazione o qualsiasi altra proprietà a trazione, il che significa che chiunque effettui test secondo ASTM D882 farebbe bene a produrre un gran numero di campioni per misurare adeguatamente tutte le proprietà rilevanti. 

Sistema di test

A causa delle basse forze di rottura di questi campioni, i test ASTM D882 sono solitamente eseguiti su una macchina di test universale a colonna singola quale i sistemi Instron della serie 34SC o 68SC . Le complicazioni possono sorgere, tuttavia, a causa del fatto che molti campioni di pellicole sottili mostrano un elevato allungamento a rottura. Quando si accoppiano questi campioni con base di misura standard di 250 mm, a volte può essere richiesto un telaio a colonna singola di altezza extra o forse un telaio a doppia colonna per testare fino alla rottura. La serie 6800 di Instron è ideale per i laboratori che desiderano funzionalità avanzate nei loro sistemi di test.


 

Impostazione del test con ASTM D882
1) Sistema di test universale Serie 6800
2) Bluehill Universal Software
3) Cella di carico serie 2580
4) Prese pneumatiche serie 2712

 

Sistema Instron






Prese

A causa della natura flessibile e delicata di questi campioni di materie plastiche, la presa può rappresentare una sfida. Le prese pneumatiche ad azione laterale forniscono una pressione dell’aria in entrata regolabile per assicurare che i campioni possano essere bloccati sufficientemente durante il test. Le prese pneumatiche sono preferibili alle prese a vite o a quelle serrate a mano quando si testano film sottili, poiché queste ultime aggiungono variabilità alla pressione di serraggio e possono consentire una maggiore incoerenza nei risultati dei test e una maggiore possibilità di rottura o slittamento delle ganasce. In alcuni casi, per i campioni di film molto sottili, si possono usare anche prese a rullo autoserranti.

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

Facce delle ganasce

Poiché i campioni ASTM D882 sono fragili, la selezione della faccia della ganascia è anch’essa fondamentale per il successo dei test. Le facce dentellate delle ganasce non sono raccomandate perché possono causare danni al campione durante la presa, portando alla rottura delle ganasce o a risultati imprecisi. Le facce in gomma non danneggiano i campioni a film sottile e hanno dimostrato di prevenire lo slittamento dei campioni quando si assottigliano nelle facce durante il processo di test, rendendo le facce in gomma accoppiate con le prese pneumatiche la combinazione preferita. Questa combinazione produce anche i risultati più ripetibili. 

Le facce delle ganasce in gomma devono corrispondere alla larghezza dell’estremità del campione selezionato. La dimensione più comune della faccia per questo tipo di materiale è 25 mm x 25 mm (1 in x 1 in). La larghezza corrispondente permette un facile allineamento del campione che è fondamentale per ottenere buone rotture e risultati accurati dei test. Nel caso in cui la larghezza del campione sia sul lato minore della tolleranza per la norma, è necessario avere le facce delle ganasce larghe almeno quanto il campione, ma sono accettabili anche più larghe in questo caso.

Anche la presa a contatto lineare è una possibilità per i campioni di film che sono troppo sottili per le facce di gomma. Le facce di contatto lineari includono una faccia liscia della ganascia e una faccia opposta che è arrotondata, contribuendo a distribuire la forza di serraggio lungo una singola linea perpendicolare al movimento della traversa’. L’aspetto più critico della presa è quello di evitare lo slittamento durante il test, nonché mantenere una distribuzione uniforme degli stress in ogni campione durante il test.

Test ASTM D882 automatizzati per batterie per veicoli elettrici

Con la crescita esplosiva prevista per il settore dei veicoli elettrici, i produttori di batterie dovrebbero considerare di scalare le proprie capacità di test il prima possibile, così da soddisfare l’aumento previsto della domanda. Con l’aumento del volume di test, la produttività e l’efficienza diventano sempre più importanti. Instron offre molte opzioni di automazione per incrementare la produttività del laboratorio di test. I nostri sistemi completamente automatizzati includono opzioni automatizzate e semi-automatizzate e sono ideali per testare volumi elevati di campioni di pellicola sottile. Tali sistemi sono progettati per liberare gli operatori, massimizzare la produttività e mantenere risultati ottimali.


Risultati

Il software di test Bluehill® Universal di Instron rende facile riportare i calcoli in conformità con la norma. Il software viene anche fornito con un metodo di test preconfigurato per i test ASTM D882, completo di parametri di test specifici e calcoli per contribuire a garantire la conformità.

ASTM D882 Bluehill Universal

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