ASTM D882 - تست کشش لایه پلاستیکی نازک

فیلم‌ها و ورقه‌های پلاستیکی نازک یک انتخاب محبوب برای بسته‌بندی هستند و می‌توان آنها را برای محافظت از بسیاری از اقلام روزمره از باقیمانده مواد غذایی تا کالاهای مصرفی یافت. بسیار مهم است که تولیدکنندگان پلاستیک و شرکت‌های بسته‌بندی مشخصات مکانیکی دقیقی از فیلم‌های پلاستیکی که تولید می‌کنند به دست آورند تا اطمینان حاصل شود که آنها انتظارات لازم را برآورده می‌کنند.

فیلم‌ها و ورقه‌های پلاستیکی نازک یک انتخاب محبوب برای بسته‌بندی هستند و می‌توان آنها را برای محافظت از بسیاری از اقلام روزمره از باقیمانده مواد غذایی تا کالاهای مصرفی یافت. بسیار مهم است که تولیدکنندگان پلاستیک و شرکت‌های بسته‌بندی مشخصات مکانیکی دقیقی از فیلم‌های پلاستیکی که تولید می‌کنند به دست آورند تا اطمینان حاصل شود که آنها انتظارات لازم را برآورده می‌کنند. ASTM D882 یک استاندارد تست رایج است که برای تعیین خواص کششی لایه های پلاستیکی نازک استفاده می شود و معمولاً برای اهداف کنترل کیفیت درون خطی استفاده می شود. این راهنما برای آشنایی شما با عناصر اساسی تست کشش ASTM D882 طراحی شده است و مروری بر تجهیزات، نرم افزار و نمونه های مورد نیاز ارائه می دهد. با این حال، هر کسی که قصد انجام آزمایش ASTM D882 را دارد، نباید این راهنما را جایگزین مناسبی برای خواندن و پیروی از استاندارد کامل بداند.

تست فیلم جداکننده برای باتری خودروهای الکتریکی
اگرچه ASTM D882 یک استاندارد رسمی برای آزمایش فیلم‌های جداکننده باتری EV نیست، این استاندارد برای ارزیابی خواص مکانیکی این مواد در حال اصلاح است. فیلم های جداکننده بخش مهمی از باتری های لیتیوم یون و سایر باتری های الکترولیت مایع هستند که آند و کاتد را جدا می کنند. متداول ترین ماده مورد استفاده برای فیلم جداکننده پلی اولفین است، یک فیلم پلیمری که به اندازه کافی قوی است تا در برابر عملیات سیم پیچی در هنگام مونتاژ و همچنین آبکاری ناهموار لیتیوم روی آند به دلیل استفاده زیاد مقاومت کند. مواد جداکننده ایمن تر و قوی تر به طور موثرتری از تماس بین آند و کاتد جلوگیری می کند، در حالی که مواد نازک تر به کاهش وزن هر باتری و بهبود چگالی انرژی کمک می کند.

آزمایش این مواد مطابق با ASTM D882 می تواند برای بررسی های کنترل کیفیت و همچنین در تحقیق و توسعه در هنگام تلاش برای تعیین راه حل بهینه فیلم جداکننده بسیار مفید باشد. علاوه بر این، همانطور که در مورد بسیاری از مواد لایه نازک دیگر وجود دارد، لایه جداکننده ناهمسانگرد است و بنابراین توصیه می شود در چندین جهت مختلف برش/آزمایش آزمایش شود.

ASTM D882 به طور خاص برای آزمایش پلاستیک هایی با ضخامت کمتر از 1 میلی متر طراحی شده است و می تواند برای آزمایش هر نوع نمونه پلاستیکی در این محدوده ضخامت تعریف شده استفاده شود. پلاستیک های ضخیم تر از 1 میلی متر باید با استاندارد ASTM D638 آزمایش شوند. تست ASTM D882 بر روی یک دستگاه تست جهانی (که ماشین تست کششی نیز نامیده می شود) با سرعت متقاطع ثابت انجام می شود. متداول ترین خواص کششی اندازه گیری شده به شرح زیر است:
-استحکام کششی
-قدرت تسلیم
-کرنش بازده
-کرنش در زمان استراحت
- مدول الاستیسیته

در طول آزمایش ASTM D882، نمونه ها تا زمان شکست در کشش کشیده می شوند. سرعت هد متقاطع به طول نمونه بستگی دارد و می توان آن را با ضرب فاصله گرفتن اولیه (طول نمونه) در نرخ کرنش اولیه بر حسب mm/mm x min محاسبه کرد. نرخ کرنش اولیه مشروط به حداکثر ازدیاد طول نمونه در هنگام شکست است. از آنجایی که فیلم‌ها و ورق‌های پلاستیکی دارای خاصیت ارتجاعی بالایی هستند، معمولاً به سرعت‌های متقاطع بالاتری نیاز است. یکی از عوامل مهم در آزمایش ASTM D882 استفاده از پیش بارگذاری مناسب است. نمونه‌های لایه نازک معمولاً شل هستند و زمانی که برای آزمایش در چنگ‌ها قرار می‌گیرند، محکم نمی‌شوند. یک پیش بارگذاری که می تواند به راحتی در نرم افزار تست پیکربندی شود، به حذف هرگونه سستی در نمونه قبل از ثبت داده ها در طول آزمایش کمک می کند و اطمینان حاصل می کند که نتایج دقیق و قابل تکرار هستند.

این آزمایش برای نمونه های یکنواخت تا 10 درصد ضخامت در طول نمونه بین دستگیره ها در نظر گرفته شده است. نمونه های ضخیم تر که به حد ضخامت 1 میلی متر نزدیک می شوند باید تا 5 درصد یکنواخت باشند. نمونه ها باید بین 5.0 تا 25.4 میلی متر عرض داشته باشند و حداقل 50 میلی متر طولانی تر از جداسازی دستگیره استفاده شده در طول آزمایش باشند. طول گیج نمونه استاندارد برای آزمایش 250 میلی متر است. با این حال، اگر این امکان پذیر نباشد، حداقل طول نمونه 100 میلی متر (طول سنج 50 میلی متر) تا زمانی که ثابت شود که این روی نتایج تأثیری ندارد، قابل قبول است. اگر نمونه از مواد همسانگرد باشد، استاندارد مستلزم آزمایش حداقل پنج نمونه از هر نمونه است. با این حال، اگر نمونه مشکوک به ناهمسانگرد بودن باشد، حداقل ده نمونه باید آزمایش شود، پنج نمونه در امتداد محور طولانی خود، و پنج نمونه در امتداد محور ناهمسانگرد فرضی. علاوه بر این، نمونه‌هایی که برای تعیین مدول استفاده می‌شوند را نمی‌توان برای تعیین استحکام کششی یا هر خاصیت کششی دیگر مورد استفاده قرار داد، به این معنی که هر کسی که ASTM D882 را آزمایش می‌کند عاقلانه است که تعداد زیادی نمونه را برای اندازه‌گیری مناسب همه خواص مربوطه تولید کند.

گریپس
با توجه به ماهیت انعطاف پذیر و ظریف این نمونه های پلاستیکی، گرفتن می تواند یک چالش باشد. گیره های جانبی پنوماتیک فشار هوای ورودی قابل تنظیمی را فراهم می کنند تا اطمینان حاصل شود که نمونه ها می توانند به اندازه کافی در طول آزمایش گیره شوند. هنگام آزمایش لایه های نازک، گیره های پنوماتیکی به گیره های پیچی یا دستی سفت ترجیح داده می شوند، زیرا دستگیره های دوم به فشار گیره تغییر می دهند و می توانند ناهماهنگی بیشتر در نتایج آزمایش و احتمال بیشتر شکستگی یا لغزش فک را فراهم کنند. در برخی موارد برای نمونه های فیلم بسیار نازک، می توان از دستگیره های غلتکی خود سفت شونده نیز استفاده کرد.

تراز نمونه
آزمایش کشش لایه‌های نازک و فویل‌ها چالش‌های بیشتری را نسبت به آزمایش نمونه‌های صلب ایجاد می‌کند و بیشتر لایه‌های نازک و فویل‌های مورد استفاده در ساخت باتری‌های EV بسیار نازک هستند و ضخامت آنها بیش از ۱۵ میکرون نیست. این مواد به راحتی با استفاده نادرست آسیب می بینند. حتی عمل ساده گرفتن یک لایه نازک یا فویل می تواند به نمونه آسیب برساند. تراز کردن صحیح چنین نمونه های ظریف یک نقطه دردناک برای بسیاری از آزمایشگاه های آزمایش است و استفاده از یک دستگاه لودر نمونه دقیق توصیه می شود. این دستگاه‌ها از یک گیره تراز جداشدنی و ریل خطی برای هدایت نمونه‌ها به داخل دستگیره‌ها استفاده می‌کنند و در اندازه‌های مختلف برای گنجاندن طیف وسیعی از ابعاد نمونه موجود هستند.

صورت های فک
از آنجایی که نمونه های ASTM D882 شکننده هستند، انتخاب صورت فک نیز برای آزمایش موفقیت آمیز حیاتی است. صورت دندانه دار فک توصیه نمی شود زیرا می تواند در هنگام گرفتن نمونه به نمونه آسیب برساند و منجر به شکستگی فک یا نتایج نادرست شود. لایه های لاستیکی به نمونه های لایه نازک آسیب نمی رسانند و نشان داده شده است که از لغزش نمونه جلوگیری می کند زیرا در طول فرآیند آزمایش در سطوح نازک می شوند، و باعث می شود که لایه های لاستیکی جفت شده با دستگیره های پنوماتیک به ترکیب ترجیحی تبدیل شوند. این ترکیب همچنین بیشترین نتایج را تکرار می کند.

صورت های فک لاستیکی باید با عرض انتهای چسبیده یا زبانه دار نمونه مطابقت داشته باشد. رایج ترین اندازه صورت برای این نوع مواد 25 میلی متر در 25 میلی متر (1 در 1 اینچ) است. عرض منطبق باعث سهولت تراز نمونه می شود، که برای شکست خوب و نتایج آزمایش دقیق بسیار مهم است. در صورتی که عرض نمونه در سمت کوچکتر تلورانس استاندارد باشد، لازم است که صورت های فک حداقل به اندازه نمونه عرض داشته باشند، اما در این مورد عریض تر نیز قابل قبول است.

گرفتن تماس با خط همچنین برای نمونه های فیلمی که برای سطوح لاستیکی بیش از حد نازک هستند، امکان پذیر است. صورت های تماس خطی شامل یک صورت فک صاف و یک صورت مقابل است که گرد است و به توزیع نیروی گیره در امتداد یک خط منفرد عمود بر حرکت کراس هد کمک می کند. مهمترین جنبه گیر دادن، جلوگیری از لغزش هنگام آزمایش و همچنین حفظ توزیع تنش یکنواخت در هر نمونه در حین آزمایش است.