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ASTM D882 - 얇은 플라스틱 필름의 인장 시험에 대한 최종 가이드

ASTM D882 - Tensile Testing of Thin Plastic Film

얇은 플라스틱 필름의 인장 시험을 ASTM D882에 따라 수행하는 방법

작성자 찰리 프라이어

얇은 플라스틱 필름과 시트는 포장용으로 널리 사용되며 남은 음식부터 소비재까지 다양한 일상용품을 보호하는 데 사용됩니다. 플라스틱 제조업체와 포장 회사는 생산 중인 플라스틱 필름이 요구되는 기대치를 충족하는지 확인하기 위해 정확한 기계적 프로파일을 확보하는 것이 중요합니다. ASTM D882는 얇은 플라스틱 필름의 인장 특성을 측정하는 데 사용되는 일반적인 테스트 표준으로, 인라인 품질 관리 목적으로 일반적으로 사용됩니다. 이 가이드는 ASTM D882 인장 시험 의 기본 요소를 소개하고 필요한 장비, 소프트웨어 및 샘플에 대한 개요를 제공하기 위해 작성되었습니다. 그러나 ASTM D882 테스트를 수행하려는 사람은 이 가이드가 전체 표준을 읽고 따르는 것을 대신할 수 있는 적절한 대체물로 간주해서는 안 됩니다.



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전기 자동차 배터리용 분리막 테스트

ASTM D882는 전기차 배터리 분리막을 테스트하는 공식 표준은 아니지만, 이러한 재료의 기계적 특성을 평가하기 위해 이 표준이 수정되고 있습니다. 분리막은 양극과 음극을 분리하는 리튬 이온 및 기타 액체 전해질 배터리의 핵심 부품입니다. 분리막에 가장 일반적으로 사용되는 소재는 폴리올레핀으로, 조립 중 와인딩 작업과 광범위한 사용으로 인한 양극의 고르지 않은 리튬 도금을 견딜 수 있을 만큼 강한 폴리머 필름입니다. 더 안전하고 강한 분리막 소재는 양극과 음극의 접촉을 효과적으로 방지하고, 더 얇은 소재는 각 배터리의 무게를 줄이고 에너지 밀도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.

ASTM D882에 따라 이러한 재료를 테스트하면 품질 관리 점검은 물론 최적의 분리막 솔루션을 결정할 때 R&D에 매우 유용할 수 있습니다. 또한 다른 많은 박막 재료의 경우와 마찬가지로 분리막은 이방성이 있으므로 여러 가지 절단/테스트 방향으로 테스트하는 것이 좋습니다.

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무엇을 측정하나요?

ASTM D882는 두께가 1mm 미만인 플라스틱을 테스트하기 위해 특별히 설계되었으며, 이 정의된 두께 범위 내에서 모든 유형의 플라스틱 시편을 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. 두께가 1mm보다 두꺼운 플라스틱은 ASTM D638에 따라 테스트해야 합니다. ASTM D882 테스트는 범용 테스트 기계 (인장 테스트 기계라고도 함)에서 일정한 크로스헤드 속도로 수행됩니다. 다음은 가장 일반적으로 측정되는 인장 특성입니다:

테스트 방법 및 시료

ASTM D882 테스트 중에 시편은 파단될 때까지 장력을 유지하며 당겨집니다. 크로스헤드 속도는 시편의 길이에 따라 달라지며, 초기 그립 분리(시편의 길이)에 초기 변형률(mm/mm x 분)을 곱하여 계산할 수 있습니다. 초기 변형률은 파단 시 시편의 최대 연신율에 따라 달라집니다. 플라스틱 필름과 시트는 탄성이 높은 경향이 있기 때문에 일반적으로 더 높은 크로스헤드 속도가 필요합니다. ASTM D882에 따른 테스트에서 중요한 요소 중 하나는 적절한 프리로드를 사용하는 것입니다. 박막 시편은 일반적으로 테스트를 위해 그립에 로드할 때 팽팽하지 않고 이완된 상태입니다. Bluehill® Universal 테스트 소프트웨어에서 쉽게 구성할 수 있는 프리로드는 테스트 중 데이터를 기록하기 전에 시편의 느슨함을 제거하여 정확하고 반복 가능한 결과를 보장하는 데 도움이 됩니다.

이 테스트는 그립 사이의 시편 길이에 걸쳐 두께의 10% 이내로 균일한 시편을 대상으로 합니다. 두께가 1mm 제한에 근접하는 두꺼운 시편은 5% 이내로 균일해야 합니다. 시편의 너비는 5.0~25.4mm 사이여야 하며, 테스트 시 사용되는 그립 간격보다 최소 50mm 길어야 합니다. 테스트를 위한 표준 시편 게이지 길이는 250mm입니다. 그러나 이것이 불가능할 경우 결과에 영향을 미치지 않는다는 것이 입증되는 한 최소 시편 길이 100mm(게이지 길이 50mm)도 허용됩니다. 샘플이 등방성 물질인 경우, 표준에서는 각 샘플에서 최소 5개 이상의 시편을 테스트하도록 요구합니다. 그러나 시료가 이방성으로 의심되는 경우, 장축을 따라 5개, 이방성으로 추정되는 축을 따라 5개 등 최소 10개의 시료를 테스트해야 합니다. 또한 탄성률을 결정하는 데 사용되는 시편은 인장 강도 또는 기타 인장 특성을 결정하는 데 사용할 수 없으므로 모든 관련 특성을 적절히 측정하기 위해 ASTM D882에 따라 테스트하는 사람은 많은 수의 시편을 생성하는 것이 현명할 것입니다.

테스트 시스템

이러한 시편의 낮은 파단력으로 인해 ASTM D882 테스트는 일반적으로 Instron의 34SC 시리즈와 같은 단일 컬럼 범용 테스트 기계 또는 68SC 시리즈 시스템. 그러나 많은 박막 시편이 파단 시 높은 연신율을 보이기 때문에 복잡한 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 시편을 표준 250mm 게이지 길이와 페어링할 경우, 파단까지 테스트하기 위해 추가 높이의 단일 컬럼 프레임 또는 이중 컬럼 프레임이 필요할 수 있습니다. Instron의 6800 시리즈는 테스트 시스템에서 고급 기능을 원하는 실험실에 이상적입니다.

 

ASTM D882 테스트 설정
1) 6800 시리즈 범용 테스트 시스템
2) Bluehill Universal 소프트웨어
3) 2580 시리즈 로드셀
4) 2712 시리즈 공압 그립

 

Instron 시스템

그립유연하고섬세한 플라스틱 시편의 특성으로 인해 그립을 잡는 것이 어려울 수 있습니다. 공압식 사이드 액션 그립은 공기 주입구 압력을 조절할 수 있어 테스트 내내 시편을 충분히 고정할 수 있습니다. 박막을 테스트할 때는 스크류 액션이나 손으로 조이는 그립보다 공압 그립을 사용하는 것이 좋습니다. 후자의 그립은 클램핑 압력에 가변성을 더하고 테스트 결과의 일관성이 떨어지고 턱이 부러지거나 미끄러질 가능성이 더 높기 때문입니다. 경우에 따라 매우 얇은 박막 시편의 경우 자체 조임 롤러 그립을 사용할 수도 있습니다.

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1kN 모델 | 2713-007

시편 정렬

박막과 호일의 인장 테스트는 단단한 시편 테스트보다 더 많은 어려움이 따르며, 전기차 배터리 제조에 사용되는 대부분의 박막과 호일은 두께가 15미크론 이하로 매우 얇습니다. 이러한 재료는 잘못 다루면 쉽게 손상되며, 박막이나 호일을 잡는 단순한 행위로도 시편이 손상될 수 있습니다. 이러한 섬세한 시편을 올바르게 정렬하는 것은 많은 테스트 실험실의 주요 골칫거리이며, 정밀 시편 로더 장치를 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 장치는 분리 가능한 정렬 클립과 선형 레일을 사용하여 시편을 그립으로 안내하며 다양한 시편 치수를 수용할 수 있도록 여러 크기로 제공됩니다.



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턱 얼굴

ASTM D882 시편은 깨지기 쉬우므로 성공적인 테스트를 위해서는 턱면 선택도 중요합니다. 톱니 모양의 턱면은 그립 시 시편이 손상되어 턱이 부러지거나 부정확한 결과를 초래할 수 있으므로 권장되지 않습니다. 고무 면은 박막 시편을 손상시키지 않으며 테스트 과정에서 면이 얇아지면서 시편이 미끄러지는 것을 방지하는 것으로 나타나 고무 면과 공압 그립의 조합이 선호되고 있습니다. 또한 이 조합은 가장 반복 가능한 결과를 만들어냅니다.

고무 턱면은 시편의 그립 또는 탭 끝의 폭과 일치해야 합니다. 이러한 유형의 재료에 가장 일반적인 면 크기는 25mm x 25mm(1인치 x 1인치)입니다. 너비가 일치하면 시편을 쉽게 정렬할 수 있으며, 이는 우수한 파단 및 정확한 테스트 결과에 매우 중요합니다. 시편 폭이 표준 공차보다 작은 쪽에 있는 경우, 턱면이 시편만큼 넓어야 하지만 이 경우 더 넓은 것도 허용됩니다.

라인 접촉 그립은 고무 면을 사용하기에는 너무 얇은 필름 시편에도 사용할 수 있습니다. 라인 접촉면은 하나의 매끄러운 턱면과 둥근 반대쪽 면으로 구성되어 있어 크로스헤드의 움직임에 수직인 하나의 선을 따라 클램핑력을 분산시킵니다. 그립의 가장 중요한 측면은 테스트 시 미끄러짐을 방지하고 테스트하는 동안 각 시편 전체에 균일한 응력 분포를 유지하는 것입니다.

전기 자동차 배터리를 위한 자동화된 박막 테스트
전기 자동차 산업의 폭발적인 성장이 예상되는 가운데 배터리 제조업체는 예상되는 수요 증가를 충족하기 위해 가능한 한 빨리 테스트 용량을 확장하는 것을 고려해야 합니다. 테스트 양이 증가함에 따라 처리량과 효율성이 더욱 중요해집니다. Instron은 대량의 박막 시편을 테스트하는 데 이상적인 자동화반자동 시스템을 포함하여 테스트 실험실의 생산성을 높이기 위한 다양한 솔루션을 제공합니다.



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ResultsInstron의 Bluehill Universal 테스트 소프트웨어를 사용하면 표준을 준수하는 계산을 쉽게 보고할 수 있습니다. 또한 이 소프트웨어에는 ASTM D882 테스트를 위한 사전 구성된 테스트 방법이 포함되어 있으며, 규정 준수를 보장하는 데 도움이 되는 특정 테스트 매개변수 및 계산이 포함되어 있습니다.

Bluehill Universal ASTM D882