Instron

ASTM » ASTM D882

คู่มือที่ครอบคลุมสำหรับ ASTM D882 - การทดสอบแรงดึงของฟิล์มพลาสติกบาง

ASTM D882 - Tensile Testing of Thin Plastic Film

วิธีการทดสอบแรงดึงบนฟิล์มพลาสติกบางตามมาตรฐาน ASTM D882

เขียนโดย Charlie Pryor

ฟิล์มพลาสติกบางและแผ่นพลาสติกเป็นตัวเลือกที่นิยมสำหรับบรรจุภัณฑ์และสามารถพบได้ในการปกป้องสิ่งของในชีวิตประจำวันหลายอย่าง ตั้งแต่อาหารที่เหลือไปจนถึงสินค้าอุปโภคบริโภค สำคัญอย่างยิ่งที่ผู้ผลิตพลาสติกและบริษัทบรรจุภัณฑ์จะต้องได้รับข้อมูลทางกลที่แม่นยำของฟิล์มพลาสติกที่พวกเขาผลิต เพื่อให้แน่ใจว่าตรงตามความคาดหวังที่กำหนดไว้ ASTM D882 เป็นมาตรฐานการทดสอบทั่วไปที่ใช้ในการกำหนดคุณสมบัติการดึงของฟิล์มพลาสติกบาง และมักใช้สำหรับการควบคุมคุณภาพในสายการผลิต คู่มือนี้ออกแบบมาเพื่อแนะนำคุณให้รู้จักกับองค์ประกอบพื้นฐานของการทดสอบแรงดึงตามมาตรฐาน ASTM D882 และจะให้ภาพรวมของอุปกรณ์ ซอฟต์แวร์ และตัวอย่างที่จำเป็น อย่างไรก็ตาม ผู้ที่วางแผนจะทำการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D882 ไม่ควรถือว่าคู่มือนี้เป็นสิ่งทดแทนที่เพียงพอสำหรับการอ่านและปฏิบัติตามมาตรฐานฉบับเต็ม



Please accept marketing-cookies to watch this video.
การทดสอบฟิล์มคั่นสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า

แม้ว่า ASTM D882 จะไม่ใช่มาตรฐานอย่างเป็นทางการสำหรับการทดสอบฟิล์มคั่นแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า แต่มาตรฐานนี้กำลังถูกปรับเปลี่ยนเพื่อประเมินคุณสมบัติทางกลของวัสดุเหล่านี้ ฟิล์มคั่นเป็นส่วนสำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและแบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์ชนิดอื่นๆ ที่แยกขั้วบวกและขั้วลบ วัสดุที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับฟิล์มคั่นคือโพลีโอเลฟิน ซึ่งเป็นฟิล์มพอลิเมอร์ที่แข็งแรงพอที่จะทนต่อการพันในระหว่างการประกอบ รวมถึงการเคลือบลิเธียมที่ไม่สม่ำเสมอบนขั้วลบเนื่องจากการใช้งานอย่างยาวนาน วัสดุคั่นที่ปลอดภัยและแข็งแรงกว่าจะป้องกันการสัมผัสระหว่างขั้วบวกและขั้วลบได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในขณะที่วัสดุที่บางกว่าช่วยลดน้ำหนักของแบตเตอรี่แต่ละก้อนและเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน

การทดสอบวัสดุเหล่านี้ตามมาตรฐาน ASTM D882 สามารถเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับการตรวจสอบคุณภาพ รวมถึงในการวิจัยและพัฒนาเมื่อพยายามหาวิธีแก้ปัญหาฟิล์มคั่นที่เหมาะสมที่สุด นอกจากนี้ เช่นเดียวกับวัสดุฟิล์มบางอื่นๆ หลายชนิด ฟิล์มคั่นมีคุณสมบัติแบบไม่เท่ากันทุกทิศทาง (anisotropic) จึงแนะนำให้ทดสอบในหลายทิศทางการตัด/ทดสอบที่แตกต่างกัน

ev-no-background-1.jpg

มันวัดอะไร?

ASTM D882 ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการทดสอบพลาสติกที่มีความหนาน้อยกว่า 1 มม. และสามารถใช้ทดสอบชิ้นงานพลาสติกทุกประเภทที่อยู่ในช่วงความหนาที่กำหนดนี้ พลาสติกที่หนากว่า 1 มม. ควรทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D638 การทดสอบ ASTM D882 ดำเนินการบนเครื่องทดสอบอเนกประสงค์ (หรือเรียกว่าเครื่องทดสอบแรงดึง) ที่ความเร็วคงที่ของหัวจับ คุณสมบัติการดึงที่วัดบ่อยที่สุดมีดังนี้:

วิธีการทดสอบและชิ้นงานทดสอบ

ในระหว่างการทดสอบ ASTM D882 ชิ้นงานจะถูกดึงในแนวแรงดึงจนกระทั่งขาด ความเร็วของหัวจับขึ้นอยู่กับความยาวของชิ้นงานและสามารถคำนวณได้โดยการคูณระยะห่างเริ่มต้นของที่จับ (ความยาวของชิ้นงาน) ด้วยอัตราความเครียดเริ่มต้นในหน่วย มม./มม. x นาที อัตราความเครียดเริ่มต้นขึ้นอยู่กับการยืดตัวสูงสุดของชิ้นงาน ณ จุดขาด เนื่องจากฟิล์มและแผ่นพลาสติกมักมีความยืดหยุ่นสูง จึงมักต้องใช้ความเร็วหัวจับที่สูงขึ้น ปัจจัยสำคัญหนึ่งในการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D882 คือการใช้แรงก่อนโหลดที่เหมาะสม ชิ้นงานฟิล์มบางมักจะผ่อนคลายและไม่ตึงเมื่อโหลดเข้าไปในที่จับสำหรับการทดสอบ แรงก่อนโหลด ซึ่งสามารถกำหนดค่าได้ง่ายในซอฟต์แวร์การทดสอบ Bluehill® Universal ช่วยกำจัดความหย่อนในชิ้นงานก่อนที่จะบันทึกข้อมูลระหว่างการทดสอบ เพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์มีความแม่นยำและสามารถทำซ้ำได้

การทดสอบนี้มีไว้สำหรับชิ้นงานที่มีความหนาสม่ำเสมอภายใน 10% ของความหนาตลอดความยาวของชิ้นงานระหว่างที่จับยึด ชิ้นงานที่หนาขึ้นเข้าใกล้ขีดจำกัดความหนา 1 มม. ต้องมีความสม่ำเสมอภายใน 5% ชิ้นงานต้องมีความกว้างระหว่าง 5.0 ถึง 25.4 มม. และมีความยาวอย่างน้อย 50 มม. มากกว่าระยะห่างของที่จับยึดที่ใช้ระหว่างการทดสอบ ความยาวเกจมาตรฐานของชิ้นงานสำหรับการทดสอบคือ 250 มม. อย่างไรก็ตาม หากไม่สามารถทำได้ ความยาวชิ้นงานขั้นต่ำ 100 มม. (ความยาวเกจ 50 มม.) สามารถยอมรับได้ตราบใดที่พิสูจน์แล้วว่าไม่ส่งผลต่อผลลัพธ์ หากตัวอย่างเป็นวัสดุ ไอโซทรอปิก มาตรฐานกำหนดให้ทดสอบชิ้นงานอย่างน้อยห้าชิ้นจากแต่ละตัวอย่าง อย่างไรก็ตาม หากสงสัยว่าตัวอย่างเป็น แอนไอโซทรอปิก จะต้องทดสอบชิ้นงานอย่างน้อยสิบชิ้น โดยห้าชิ้นตามแนวแกนยาว และอีกห้าชิ้นตามแนวแกนที่สงสัยว่าเป็นแอนไอโซทรอปิก นอกจากนี้ ชิ้นงานที่ใช้หาค่ามอดูลัสไม่สามารถใช้หาค่าความแข็งแรงดึงหรือคุณสมบัติการดึงอื่นๆ ได้ ซึ่งหมายความว่าผู้ที่ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D882 ควรเตรียมชิ้นงานจำนวนมากเพื่อวัดคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องทั้งหมดอย่างเหมาะสม

ระบบทดสอบ

เนื่องจากแรงแตกหักต่ำของชิ้นงานเหล่านี้ การทดสอบ ASTM D882 มักดำเนินการบนเครื่องทดสอบอเนกประสงค์แบบคอลัมน์เดี่ยว เช่น ซีรีส์ 34SC ของ Instron หรือ ระบบซีรีส์ 68SC อย่างไรก็ตาม อาจเกิดความซับซ้อนเนื่องจากชิ้นงานฟิล์มบางหลายชิ้นแสดงการยืดตัวสูงเมื่อแตกหัก เมื่อจับคู่ชิ้นงานเหล่านี้กับความยาวเกจมาตรฐาน 250 มม. บางครั้งอาจต้องใช้เฟรมคอลัมน์เดี่ยวที่มีความสูงพิเศษหรืออาจเป็นเฟรมคอลัมน์คู่เพื่อทดสอบจนกระทั่งแตกหัก ซีรีส์ 6800 ของ Instron เหมาะสำหรับห้องปฏิบัติการที่ต้องการฟังก์ชันขั้นสูงในระบบทดสอบของพวกเขา

 

การติดตั้งการทดสอบ ASTM D882
1) ระบบทดสอบอเนกประสงค์ซีรีส์ 6800
2) Bluehill Universal Software
3) เซลล์โหลดซีรีส์ 2580
4) ที่จับยึดระบบลมซีรีส์ 2712

 

ระบบ Instron

ที่จับยึดเนื่องจากลักษณะที่ยืดหยุ่นและบอบบางของชิ้นงานพลาสติกเหล่านี้ การจับยึดจึงเป็นความท้าทาย ที่จับยึดด้านข้างระบบลม มีแรงดันลมเข้าที่ปรับได้เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถจับยึดชิ้นงานได้เพียงพอตลอดการทดสอบ ที่จับยึดระบบลมเป็นที่นิยมมากกว่าที่จับยึดแบบสกรูหรือขันด้วยมือเมื่อทดสอบฟิล์มบาง เนื่องจากที่จับยึดประเภทหลังเพิ่มความแปรปรวนในแรงดันการจับและอาจทำให้เกิดความไม่สม่ำเสมอในผลการทดสอบและมีโอกาสที่จะเกิดการแตกหักที่ขากรรไกรหรือการลื่นไถลมากขึ้น ในบางกรณีสำหรับชิ้นงานฟิล์มที่บางมาก สามารถใช้ ที่จับยึดแบบลูกกลิ้งที่รัดตัวเอง ได้

2712-041-01-14

รุ่น 1 kN | 2712-041
2713-007-01-02

รุ่น 1 kN | 2713-007

การจัดแนวชิ้นงาน

การทดสอบแรงดึงของฟิล์มบางและแผ่นฟอยล์มีความท้าทายมากกว่าการทดสอบชิ้นงานแข็ง และฟิล์มบางและแผ่นฟอยล์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ EV มีความบางมาก โดยมีความหนาไม่เกิน 15 ไมครอน วัสดุเหล่านี้เสียหายได้ง่ายจากการจัดการที่ไม่ถูกต้อง แม้แต่การกระทำง่ายๆ อย่างการจับยึดฟิล์มบางหรือแผ่นฟอยล์ก็สามารถทำให้ชิ้นงานเสียหายได้ การจัดแนวชิ้นงานที่บอบบางอย่างถูกต้องเป็นจุดที่สร้างความยุ่งยากให้กับห้องปฏิบัติการทดสอบหลายแห่ง และแนะนำให้ใช้อุปกรณ์ ตัวโหลดชิ้นงานแบบแม่นยำ อุปกรณ์เหล่านี้ใช้คลิปจัดแนวแบบถอดได้และรางเชิงเส้นเพื่อนำชิ้นงานเข้าสู่ที่จับยึด และมีหลายขนาดเพื่อรองรับขนาดชิ้นงานที่หลากหลาย



Please accept marketing-cookies to watch this video.
หน้าขากรรไกร

เนื่องจากชิ้นงาน ASTM D882 มีความเปราะบาง การเลือกหน้าขากรรไกรจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสำเร็จในการทดสอบ ไม่แนะนำให้ใช้หน้าขากรรไกรแบบหยัก เพราะอาจทำให้ชิ้นงานเสียหายเมื่อจับยึด นำไปสู่การแตกหักที่ขากรรไกรหรือผลลัพธ์ที่ไม่แม่นยำ หน้ายางไม่ทำให้ชิ้นงานฟิล์มบางเสียหายและได้รับการพิสูจน์แล้วว่าป้องกันการลื่นไถลของชิ้นงานขณะที่บางลงในหน้าสัมผัสระหว่างการทดสอบ ทำให้หน้ายางคู่กับที่จับยึดระบบลมเป็นการผสมผสานที่เหมาะสมที่สุด การผสมผสานนี้ยังให้ผลลัพธ์ที่สามารถทำซ้ำได้มากที่สุดอีกด้วย

หน้ายางควรมีความกว้างตรงกับความกว้างของปลายชิ้นงานที่ถูกจับยึดหรือติดแท็บ ขนาดหน้าสัมผัสที่พบบ่อยที่สุดสำหรับวัสดุประเภทนี้คือ 25 มม. x 25 มม. (1 นิ้ว x 1 นิ้ว) ความกว้างที่ตรงกันช่วยให้การจัดแนวชิ้นงานทำได้ง่าย ซึ่งสำคัญมากสำหรับการแตกหักที่ดีและผลการทดสอบที่แม่นยำ ในกรณีที่ความกว้างของชิ้นงานอยู่ที่ด้านเล็กของค่าความคลาดเคลื่อนตามมาตรฐาน จำเป็นต้องมีหน้าขากรรไกรที่กว้างอย่างน้อยเท่ากับชิ้นงาน แต่กว้างกว่าก็ยอมรับได้ในกรณีนี้

การจับยึดแบบสัมผัสเส้นก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับชิ้นงานฟิล์มที่บางเกินไปสำหรับหน้ายาง หน้าสัมผัสแบบเส้นประกอบด้วยหน้าขากรรไกรเรียบหนึ่งด้านและหน้าตรงข้ามที่มีลักษณะโค้งมน ช่วยกระจายแรงจับยึดตามแนวเส้นเดียวที่ตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของคานขวาง แง่มุมที่สำคัญที่สุดของการจับยึดคือการหลีกเลี่ยงการลื่นไถลขณะทดสอบ รวมถึงรักษาการกระจายความเค้นที่สม่ำเสมอตลอดชิ้นงานแต่ละชิ้นขณะทดสอบ

การทดสอบฟิล์มบางแบบอัตโนมัติสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า
ด้วยการเติบโตอย่างก้าวกระโดดที่คาดการณ์ไว้สำหรับอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า ผู้ผลิตแบตเตอรี่ควรพิจารณาขยายขีดความสามารถในการทดสอบโดยเร็วที่สุดเพื่อรองรับการเพิ่มขึ้นของความต้องการที่คาดการณ์ไว้ เมื่อปริมาณการทดสอบเพิ่มขึ้น ผลผลิตและประสิทธิภาพจะยิ่งมีความสำคัญมากขึ้น Instron นำเสนอโซลูชันที่หลากหลายสำหรับเพิ่มผลิตภาพของห้องปฏิบัติการทดสอบของคุณ รวมถึงระบบ อัตโนมัติ และ กึ่งอัตโนมัติ ที่เหมาะสำหรับการทดสอบชิ้นงานฟิล์มบางในปริมาณมาก



Please accept marketing-cookies to watch this video.

 

ผลลัพธ์ซอฟต์แวร์ทดสอบ Bluehill Universal ของ Instron ช่วยให้การรายงานการคำนวณเป็นไปตามมาตรฐานได้อย่างง่ายดาย ซอฟต์แวร์ยังมาพร้อมกับวิธีการทดสอบที่กำหนดค่าไว้ล่วงหน้าสำหรับการทดสอบ ASTM D882 พร้อมพารามิเตอร์การทดสอบเฉพาะและการคำนวณเพื่อช่วยให้มั่นใจในการปฏิบัติตามมาตรฐาน

Bluehill Universal ASTM D882