ASTM D882 - Prove di trazione su film plastici sottili

Le pellicole e i fogli di plastica sottili sono una scelta popolare per l'imballaggio e possono essere utilizzati per proteggere molti oggetti di uso quotidiano, dagli avanzi di cibo ai beni di consumo. È fondamentale che i produttori di plastica e le aziende di imballaggio ottengano un profilo meccanico accurato dei film plastici che producono per garantire che soddisfino le aspettative richieste.

Le pellicole e i fogli di plastica sottili sono una scelta popolare per l'imballaggio e possono essere utilizzati per proteggere molti oggetti di uso quotidiano, dagli avanzi di cibo ai beni di consumo. È fondamentale che i produttori di plastica e le aziende di imballaggio ottengano un profilo meccanico accurato dei film plastici che producono per garantire che soddisfino le aspettative richieste. ASTM D882 è uno standard di prova comune utilizzato per determinare le proprietà di trazione dei film plastici sottili ed è comunemente utilizzato per scopi di controllo qualità in linea. Questa guida è progettata per introdurti agli elementi di base di una prova di trazione ASTM D882 e fornirà una panoramica delle apparecchiature, del software e dei campioni necessari. Tuttavia, chiunque intenda condurre test ASTM D882 non dovrebbe considerare questa guida un sostituto adeguato della lettura e del rispetto dello standard completo.

Test su film separatori per batterie di veicoli elettrici
Sebbene ASTM D882 non sia uno standard ufficiale per testare le pellicole separatore di batterie per veicoli elettrici, questo standard è in fase di modifica per valutare le proprietà meccaniche di questi materiali. Le pellicole separatrici sono una parte fondamentale delle batterie agli ioni di litio e di altre batterie con elettrolita liquido che separano l'anodo e il catodo. Il materiale più comune utilizzato per il film separatore è la poliolefina, un film polimerico sufficientemente resistente da resistere all'operazione di avvolgimento durante l'assemblaggio nonché alla placcatura irregolare di litio sull'anodo dovuta all'uso intensivo. Il materiale separatore più sicuro e resistente previene in modo più efficace il contatto tra l'anodo e il catodo, mentre il materiale più sottile aiuta a ridurre il peso di ciascuna batteria e a migliorare la densità energetica.

Testare questi materiali in conformità alla norma ASTM D882 può essere molto utile per i controlli di qualità e nella ricerca e sviluppo quando si cerca di determinare la soluzione ottimale del film separatore. Inoltre, come nel caso di molti altri materiali a film sottile, il film separatore è anisotropo e pertanto si consiglia di testarlo in più direzioni di taglio/prova diverse.

ASTM D882 è specificamente progettato per testare materie plastiche con 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 plastiche più spesse di 1 mm devono essere testate secondo ASTM D638. Le prove ASTM D882 vengono condotte su una macchina di prova universale (chiamata anche macchina per prove di trazione) a una velocità costante della traversa. Le seguenti sono le proprietà di trazione più comunemente misurate:
-resistenza alla trazione
-forza di rendimento
-sforzo di rendimento
-sforzo durante la pausa
-modulo di elasticità

Durante i test ASTM D882, i provini vengono tirati in tensione fino alla rottura. La velocità della traversa dipende dalla lunghezza del provino e può essere calcolata moltiplicando la separazione della presa iniziale (lunghezza del provino) per la velocità di deformazione iniziale in mm/mm x min. La velocità di deformazione iniziale è condizionata al massimo allungamento del provino a rottura. Poiché le pellicole e i fogli di plastica tendono ad essere altamente elastici, sono comunemente necessarie velocità della traversa più elevate. Un fattore critico nei test secondo ASTM D882 è l'utilizzo di un precarico appropriato. I campioni di film sottile sono generalmente rilassati e non tesi quando vengono caricati nelle morse per il test. Un precarico, che può essere facilmente configurato nel software di test, aiuta a rimuovere eventuali allentamenti nel provino prima della registrazione dei dati durante il test, garantendo che i risultati siano accurati e ripetibili.

Questo test è destinato a provini uniformi entro il 10% dello spessore sulla lunghezza del provino tra le pinze. I campioni più spessi che si avvicinano al limite di spessore di 1 mm 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 rispetto alla distanza di presa utilizzata durante il test. La lunghezza standard del calibro del provino per le prove è di 250 mm. Tuttavia, se ciò non è possibile, è accettabile una lunghezza minima del campione di 100 mm (lunghezza utile di 50 mm), purché sia ​​accertato che ciò non influisce sui risultati. Se il campione è di materiale isotropo, lo standard richiede che vengano testati almeno cinque campioni per ciascun campione. Se si sospetta che il campione sia anisotropo, tuttavia, è necessario testare 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 di 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.

MANOPOLE
A causa della natura flessibile e delicata di questi campioni di plastica, afferrarli può essere una sfida. Le pinze pneumatiche ad azione laterale forniscono una pressione dell'aria in ingresso regolabile per garantire che i provini possano essere bloccati in modo sufficiente durante tutta la prova. Le impugnature pneumatiche sono preferibili alle impugnature ad avvitamento o serrate a mano durante il test di film sottili, poiché queste ultime aggiungono variabilità alla pressione di serraggio e possono consentire una maggiore incoerenza nei risultati del test e una maggiore possibilità di rottura o slittamento delle ganasce. In alcuni casi, per campioni di pellicola molto sottile, è possibile utilizzare anche impugnature a rulli autoserranti.

ALLINEAMENTO DEL CAMPIONE
Le prove di trazione su pellicole e lamine sottili presentano maggiori sfide rispetto alle prove su campioni rigidi e la maggior parte delle pellicole e delle lamine sottili utilizzate nella produzione di batterie per veicoli elettrici sono estremamente sottili, con uno spessore non superiore a 15 micron. Questi materiali si danneggiano facilmente se maneggiati in modo improprio; anche il semplice atto di afferrare una pellicola sottile o un foglio può danneggiare il campione. Il corretto allineamento di campioni così delicati è un importante punto critico per molti laboratori di analisi e si consiglia l'uso di un dispositivo caricatore di campioni di precisione. Questi dispositivi utilizzano una clip di allineamento rimovibile e una guida lineare per guidare i provini nelle pinze e sono disponibili in diverse dimensioni per adattarsi a un'ampia gamma di dimensioni dei provini.

VOLTI DELLA MASCELLA
Poiché i campioni ASTM D882 sono fragili, anche la scelta della faccia della mascella è fondamentale per il successo dei test. Le facce seghettate delle ganasce non sono consigliate perché possono causare danni al campione durante la presa, causando rotture delle ganasce o risultati imprecisi. Le facce in gomma non danneggiano i campioni a film sottile e hanno dimostrato di prevenire lo scivolamento del campione mentre si assottigliano nelle facce durante il processo di prova, rendendo le facce in gomma abbinate a impugnature pneumatiche la combinazione preferita. Questa combinazione produce anche i risultati più ripetibili.

Le facce delle ganasce in gomma devono corrispondere alla larghezza dell'estremità afferrata o con linguetta del provino. La dimensione frontale più comune per questo tipo di materiale è 25 mm x 25 mm (1 x 1 pollice). La larghezza corrispondente consente un facile allineamento del provino, che è fondamentale per ottenere buone rotture e risultati di prova accurati. Nel caso in cui la larghezza del provino si trovi sul lato più piccolo della tolleranza dello standard, è necessario che le facce delle ganasce siano larghe almeno quanto il provino, ma in questo caso è accettabile anche una larghezza maggiore.

La presa a contatto della linea è anche una possibilità per campioni di pellicola troppo sottili per le facce in gomma. Le facce di contatto della linea includono una faccia liscia della ganascia e una faccia opposta arrotondata, che aiuta a distribuire la forza di serraggio lungo un'unica linea perpendicolare al movimento della traversa. L'aspetto più critico della presa è evitare lo scivolamento durante il test, nonché mantenere una distribuzione uniforme delle sollecitazioni su ciascun provino durante il test.