Come eseguire un test di resistenza alla lacrima su gomme vulcanizzate ed elastomeri termoplastici


ASTM D624 è un metodo di prova comune utilizzato per determinare la resistenza alla lacrima di gomma vulcanizzata ed elastomeri termoplastici. A causa delle forme del campione spesso utilizzate, questo test viene talvolta chiamato test per pantalone, angolo o mezzaluna. Questa guida è progettata per presentarti agli elementi di base di un test ASTM D624 e fornirà una panoramica dell'attrezzatura di test, del software e dei campioni necessari. Tuttavia, chiunque abbia intenzione di condurre i test ASTM D624 non dovrebbe considerare questa guida un sostituto adeguato per la lettura dell'intero standard.

ASTM D624 è lo standard giusto per me?
ASTM D624 fornisce risultati simili a ISO 34, un altro test comune che misura la resistenza alla lacrima dei materiali elastomerici. Sebbene le organizzazioni ASTM e ISO stiano attualmente lavorando per diminuire le differenze tra questi due standard, i risultati non possono ancora essere considerati comparabili e si deve prestare attenzione per garantire che lo standard di prova corretto venga utilizzato per una determinata applicazione. ASTM D624 ha lo scopo di misurare solo la forza di lacerazione: chiunque cerchi di determinare le proprietà di trazione degli elastomeri dovrebbe fare riferimento a ASTM D412.

Sistema di prova
I test su ASTM D624 possono essere eseguiti su un sistema di test universale a colonna a colonna singola a causa della sua bassa corsa di traverse. I laboratori che test su ASTM D624 eseguono in genere anche test di trazione su ASTM D412 e per comodità spesso utilizzerà lo stesso sistema di test per entrambi. Poiché la forza massima applicata durante i test lacrimogeni di elastomero è significativamente inferiore alla forza massima applicata durante il test di trazione dell'elastomero, è possibile utilizzare celle di carico di diverse capacità. Le celle di carico di Kason sono progettate per i sistemi di test delle serie ETM.

Il software è un elemento critico di qualsiasi sistema di test e può semplificare notevolmente il processo di test. Il software Kason è precaricato con tutti gli standard ASTM e ISO più comuni, tra cui ASTM D624, ASTM D412 e ISO 34.

Soluzioni avvincenti

I migliori tipi di impugnature da utilizzare per ASTM D624 sono impugnature che forniscono una pressione costante come l'azione laterale pneumatica o le impugnature a rulli auto-strette. Entrambe queste impugnature impediranno a scivolare durante il test e consentiranno un rapido inserimento del campione. Per alcuni materiali, è possibile utilizzare impugnature di azione a vite di base. Un elemento importante del test ASTM D624 è quello di allineare i campioni in verticale e nella stessa posizione per ciascun test. Poiché è noto che i test lacrimogano producono un'ampia variazione dei risultati, è importante eliminare quante più variabili possibili. Le impugnature pneumatiche di azione laterale hanno il vantaggio rispetto ad altre impugnature in quanto aiutano ad allineare il campione. È anche importante abbinare le impugnature con le facce della mascella per semplificare l'allineamento visivo: le facce della mascella dovrebbero essere la stessa larghezza del campione.

Per allineare correttamente il campione, impostare la posizione iniziale della traversa in modo tale che il bordo superiore e inferiore del campione si allinei con il bordo superiore della faccia della mascella sull'impugnatura superiore e il bordo inferiore della faccia della mascella sulla presa inferiore. Ciò garantirà che il centro del campione sia allineato al centro della separazione della presa.

Esemplari
Durante il test su questo standard, il campione viene prima nick o tagliato e una lacrima viene propagata attraverso questa area di danno, che diventa il sito della concentrazione di stress. ASTM D624 include due diverse definizioni per la resistenza a lacrime in base al tipo di campione da testare.
Esistono 5 campioni di test accettabili descritti in questo standard: tipi A, B, C, T e CP. Quando si testano i tipi di campioni A, B o C, la resistenza alla lacrima è definita come la forza massima divisa per lo spessore del campione. Quando si verificano i campioni di tipo T o CP, la forza di lacrima è la forza media o mediana della porzione della curva generata durante la lacrima del campione diviso per lo spessore del campione. La media o la mediana viene utilizzata a seconda del tipo di curva di sollecitazione/deformazione generata dal materiale testato.
La lacrima di elastomeri è particolarmente importante perché la maggior parte degli elastomeri che si rompono o falliscono nella loro applicazione prevista lo fanno a causa dell'iniziazione e della diffusione di una lacrima. I cinque diversi tipi di campioni nei test ASTM D624 offrono una varietà di opzioni per geometrie e concentrazioni di stress che potrebbero portare all'inizio di una lacrima in un'applicazione del mondo reale. I risultati di questo test non hanno lo scopo di quantificare la forza di lacrima di un materiale in servizio, ma semplicemente per capire come si comporta nelle condizioni di test specificate.
I tipi A, B, C e T devono essere tutti preparati usando un mado di taglio in base alle dimensioni della specifica. I campioni di tipo CP devono essere modellati. Per i tipi A e B, dovrebbe essere utilizzato anche un dispositivo di nicking o un dado per effettuare il piccolo taglio.

Poiché i risultati di questo test dipendono fortemente dallo spessore del campione, è fondamentale assicurarsi di misurare il campione con precisione usando un micrometro secondo ASTM D3767. ASTM D3767 Specifica i requisiti di tolleranza e accuratezza del dispositivo di misurazione del campione, insieme alla geometria della superficie di contatto e alla forza esercitata sul campione durante la misurazione. La precisione del dispositivo di misurazione del campione viene spesso trascurata e può avere un'influenza significativa sui risultati del test. Per un flusso di lavoro senza soluzione di continuità, optare per un dispositivo di misurazione del campione automatico che inserisce le dimensioni necessarie nel software di test.

Camera ambientale

Gli elastomeri testati sotto ASTM D624 sono spesso destinati a un uso futuro in condizioni non assumenti. Poiché le condizioni ambientali hanno un grande impatto sulla forza lacrimale degli elastomeri, è necessario prestare attenzione a garantire che le condizioni di test imitano quelle dell'applicazione di uso finale previsto. Velocità del test, temperatura, umidità, dimensioni del campione e condizioni pretest hanno tutti effetti notevoli sui risultati dei test e devono essere controllati per consentire al test di produrre dati utili. Per garantire che questi elementi simulano l'applicazione di uso finale del materiale, l'ASTM D624 viene spesso eseguito all'interno di una camera ambientale in cui è possibile utilizzare il riscaldamento o il raffreddamento (LN2 o CO2).

Le camere ambientali della serie Kason ETM consentono agli operatori di monitorare la temperatura all'interno della camera per tutta la durata del test. Inoltre, il tempo e la temperatura di ammollo possono essere impostati all'interno di Bluehill Universal per garantire che tutti i campioni siano condizionati in modo appropriato prima dell'inizio del test.

Throughput
Per i laboratori che desiderano aumentare il loro throughput, è possibile apportare diverse modifiche alla configurazione del sistema. I dispositivi di misurazione automatica del campione e le impugnature pneumatiche aumentano tutti l'efficienza del test riducendo la quantità di input manuale necessario dall'operatore di prova. Sebbene il tempo di prova per ASTM D624 sia generalmente basso, il laboratorio che testa anche su ASTM D412 potrebbe voler aumentare la quantità di campioni testati al giorno. In questo caso, i frame di test multi-stazione possono fornire il miglior throughput perché l'operatore può eseguire fino a cinque test contemporaneamente. Sono inoltre disponibili sistemi di test completamente automatizzati e sono progettati per incorporare la misurazione dei campioni, il caricamento dei campioni, il test e la rimozione. Questi sistemi possono funzionare per ore senza richiedere alcuna interazione dell'operatore. Inoltre, questi sistemi aiutano a ridurre la variabilità dovuta all'errore umano.
Ad esempio, guarda questo video di un sistema di test automatizzato Kason in grado di soddisfare i requisiti di ASTM D624. Il sistema è stato configurato con una camera per testare i campioni di elastomer in condizioni non ambientali.