PP (polypropylen) listy se široce používají v automobilových interiérech, obalových materiálech, elektronických zařízeních a jiných polích díky jejich nízké hmotnosti, odolnosti vůči chemické korozi a snadnému zpracování. Různé scénáře aplikací však mají významné rozdíly v mechanických vlastnostech PP listů, zejména jádro indikátoru pevnosti v tahu. Tento článek bude systematicky analyzovat klíčové body pevnosti v tahu PP listů ze tří úrovní: mezinárodní standardní systém, specifikace testovacího provozu a vícerozměrné ovlivňující faktory a poskytují technickou podporu pro výzkum materiálu a vývoj, kontrolu kvality a inženýrské aplikace.
Jaké mezinárodní nebo národní standardy jsou sledovány pro testování pevnosti v tahu v PP listech?
V oblasti testování plastových výkonů tvoří standardy řady ISO 527 základní testovací rámec. Standardní systém zahrnuje hlavně tři komponenty: první část (obecný princip) reguluje hlavně základní pojmy tahových testů, jako je definice profesionálních pojmů, jako je výnosová síla a prodloužení rozbití, a také vyžaduje požadavky na morfologickou klasifikaci vzorku, včetně dvou typů: běžná struktura činky a struktura fondu. Pokud jde o nastavení testovacích podmínek, jsou klíčové parametry, jako je teplota okolí, vlhkost vzduchu a rychlost tahu, na kterou musí laboratoř ovládat, zaměřují se. Zejména pro nastavení hodnocení rychlosti natahování, například pro materiály tenkých filmů, se obvykle používá pomalé natahování 1 mm\/min, zatímco materiály podobné listu mohou být použity k detekci rychlejších rychlostí 50 mm\/min.
Pokud jde o pravidla přípravy vzorku, standardní podrobnosti ISO 527-2 Specifické specifikace obou vzorků. Vezmeme -li 1BA\/1BB model ve vzorku typu činky jako příklad, šířka úzké části je nastavena na 4 mm a délka měřidla je stanovena na 50 mm. Tento návrh je účinnější pro objevování místních vad v materiálu. Šířka pravoúhlého vzorku je rozšířena na 10 mm. Ačkoli testovací data jsou stabilnější, nemusí přesně odrážet problémy s místním výkonem materiálu. Ve třetí části standardu pro speciální materiály, jako jsou polypropylenové listy s tloušťkou nejvýše 1 mm, standard doporučuje, aby byly vybrány různé rychlosti podle účelu testu - pomalá rychlost 1 mm\/min je vhodná pro simulaci dlouhodobých statických zatížení a podmínek zatížení a rychlost 50 mm\/min je blíže k skutečnému nárazu.
Standard ASTM D638, který se běžně používá v Severní Americe, má své vlastnosti v návrhu vzorku. Například, ačkoliv parametry šířky a měřidla u obdélníkových vzorků typu I jsou stejné jako parametry standardu ISO, struktura příslušenství příslušenství je zvláště optimalizována, což usnadňuje upřesnění při skutečném provozu. Naproti tomu vzorky činky se šířkou 4 mm ve standardu ISO mají vyšší citlivost k detekci vnitřních defektů v důsledku jejich malé kontaktní oblasti. Tato charakteristika je široce používána při kontrole tovární kvality. Existují také rozdíly v metodě klasifikace rychlosti testu dvou standardních systémů a je nutné vybrat a přizpůsobit podle scénářů použití konkrétních materiálů.
Při provádění testování výkonnosti materiálu je často nutné rozlišit rychlosti testu. Například pomalý test (rychlost 5 mm za minutu) je toto řešení vhodnější pro materiály, jako jsou inženýrské plasty (jako jsou plastové díly kolem palubní desky automobilu), a používá se hlavně k pozorování maximální hodnoty pevnosti, kterou může materiál dosáhnout. Rychlé testy (nastavení 500 mm za minutu) se používají k simulaci skutečných scénářů využití, jako jsou situace dopadu, s nimiž se mohou během přepravy setkat filmy elektronických produktů. V tomto případě mohou získaná data lépe odrážet skutečný stav využití.
Pokud jde o výběr testovacích standardů, hlavním odkazem v Číně je standardní dokument GB\/T 1 0 40.2. Rozsah tloušťky vzorku specifikovaného v něm může být od 0,1 mm do 14 mm, v zásadě pokrývající všechny specifikace PP listů produkovaných procesy vstřikování nebo vytlačování. Je obzvláště důležité si uvědomit, že standardy jasně vyžadují, aby při provádění srovnávacích testů musí být podmínky prostředí kontrolovány, aby byly kontrolovány na teplotu 23 stupňů a vlhkost nesmí překročit 2 stupně a vlhkost musí být v rozmezí 50%± 5%, a musí být v různých hodinách předem zařazeny na druhé místo, které musí být ve srovnání s každým druhou.
Standard EU (DIN EN ISO 527) zdůrazňuje přesnost měření, například chyba měřidla musí být ovládána v rozsahu plus nebo mínus 0. 2 mm. Důvodem je hlavně proto, že pokud odchylka vzdálenosti měřidla přesahuje 1%, konečná vypočítaná data intenzity mohou mít chybu asi 0. 5%až 1%. U PP materiálů použitých v oblasti lékařské oblasti je vyžadováno další testování biologické bezpečnosti, jak je uvedeno v ISO 10993, což má potvrdit, že vysrážené látky po namočení materiálu neovlivní jeho tahový výkon.
Interní standard průmyslu QB\/T 2471-2000 má zvláštní požadavky na extrudované listy PP. Například čisté PP materiály vyžadují pevnost v tahu nejméně 28 megapas a prodloužení při přestávce nemůže být menší než 150%. Pokud je přidán modifikovaný materiál s 30% mastlovým práškem, ačkoli pevnost v tahu lze zvýšit na více než 40 MPa, standard protažení bude uvolněn na 50% - toto nastavení je ve skutečnosti nalezení rovnováhy mezi rigiditou a houževnatostí materiálu.
Při výběru testovacího plánu věnujte zvláštní pozornost rozdílů mezi standardy. Například z hlediska tvaru vzorku je vzorek typu činky (4 mm široký ve střední úzké části) přijatý standardem ISO náchylný k odhalení lokálních vad materiálu, což je vhodnější pro výběr vzorců ve fázi výzkumu a vývoje. Obdélníkové vzorky (šířka 10 mm) používané standardem ASTM mají lepší stabilitu během inspekce hromadné výroby. Výběr rychlosti testu by měl být také kombinován se skutečnými scénáři aplikací. Například automobilové interiérové díly jsou vhodné pro použití pomalých testů ISO 527 k vyhodnocení dlouhodobého stresového výkonu. Pokud se však jedná o balicí materiál pro elektronické výrobky, měly by se pro simulaci přepravních šoků použít rychlé testy ASTM.
Jaká jsou preventivní opatření pro testování tahu PP listů?
O přípravě a zpracování vzorku
Během fáze přípravy vzorku věnujte zvláštní pozornost metodě operace. Například mechanické řezání může způsobit koncentraci napětí na okraji materiálu, tj. Je snadné rozbít okraj. V této době se doporučuje používat řezání laseru, aby oblast ovlivněná teplem mohla být v podstatě ovládána v 0. 1 mm. U extrudovaných listů je třeba vzorky snížit ve směru toku materiálu a vertikálního směru. Například pevnost v tahu ve směru stroje je obvykle o 15% až 20% vyšší než v příčném směru.
Pokud jde o kontrolu životního prostředí, jednoduše řečeno, je třeba kontrolovat teplotní a vlhkost. Je obzvláště důležité si uvědomit, že teplota předúpravy musí být udržována v rozmezí 23 stupňů Celsia plus nebo mínus 1 stupně, aby se zabránilo změnám v krystalinitě materiálu v důsledku kolísání teploty. U materiálů PP obsahujících složky, jako je PE vosk, musí být umístěny do sušičky asi dva dny, aby se vyvážily. Účelem toho je zabránit absorpci vlhkosti způsobit uvolnění molekulární struktury.
Klíčové body pro kalibraci zkušebního zařízení
Úroveň přesnosti extenzometru použitého k měření napětí by měla být vybrána podle situace. Když délka měřidla přesahuje 25 mm, měl by být použit vysoký přesný model s chybou ne více než 0. 5%. Pokud chcete provést test s nízkou teplotou při mínus 40 stupňů, musíte použít kapalný dusík k ochlazení částí příslušenství, jinak pevnost dílů z nerezové oceli klesne asi o 40% při nízkých teplotách.
Konkrétně je také výběr senzorů zatížení. Při jednání s tlustými listy byste si měli vybrat senzor s rozsahem 20 kN a chyba přesnosti by měla být ovládána do tisíciny. Pokud měříte materiály tenkých filmů, bylo by vhodnější změnit rozsah 5 kN, což se může vyhnout měřicím odchylkám způsobeným přetížením senzoru. Například, pokud je přetížení 10%, může chyba dosáhnout dvou procentních bodů.
Klíčové ovládací prvky během testu
Metoda upínání přímo ovlivní experimentální výsledky. Doporučuje se použít hydraulickou klínovou svorku k aplikaci upínacího tlaku 5 až 10 MPa, takže pravděpodobnost prokluzu vzorku může být snížena z 15% na méně než 3%. Délka upínání by měla být více než 50 mm. Pokud je pouze 30 mm, konec je náchylný k drcení, což vede k čtvrtému zvýšení rizika zlomeniny.
Věnujte pozornost identifikaci zpracování anomálie dat. Pokud se materiál před výtěžkem zlomí, může to být způsobeno vadami ve vzorku nebo nadměrnému upínání. Taková data by měla být vyřazena. Každá sada experimentů musí získat nejméně pět platných datových bodů a vypočítaný variační koeficient nesmí překročit 5%, aby naznačoval, že výsledky jsou spolehlivé.
Jaké jsou faktory ovlivňující pevnost v tahu PP listů?
Vlastnosti samotného materiálu
· Molekulární složení
Například u materiálů, jako je homopolymerní polypropylen (HPP), kvůli relativně pravidelnému uspořádání molekulárních řetězců může krystalinita obvykle dosáhnout rozsahu 50%-60%a odpovídající tahová síla je asi 25-35 mPa. Avšak vzhledem k rozptýlené struktuře gumové fáze uvnitř kopolymerního polypropylenu (CPP), ačkoli nárazová odolnost může být zvýšena o 50% nebo dokonce zdvojnásobena, bude pevnost v tahu snížena na 20-30 MPA.
· Vliv stupně krystalinity
Stručně řečeno, čím vyšší je krystalinita, tím vyšší je pevnost v tahu. Například pro každé 10% zvýšení krystalinity lze sílu zvýšit asi 3-5 MPA. Věnujte zvláštní pozornost dopadu rozdílů v krystalových formách. Například síla -krystalického polypropylenu může být asi o 15% vyšší než síla -krystalického polypropylenu, což je hlavně způsobeno silnější lamelární strukturou krystalů. Za účelem zlepšení efektu krystalizace je přidání nukleačních látek běžnou metodou. Například nukleační činidlo Na -11 může zvýšit rychlost krystalizace přibližně třikrát a zvýšit pevnost v tahu o 8%-12%.
Technické prostředky modifikace materiálu
· Metoda výztuže výplně
Čabnější je náplň skleněných vláken. Když částka přidání dosáhne 30%, může síla materiálu stoupat na 60-80 MPA. Zde bychom měli věnovat pozornost směru uspořádání vlákna. Například, když směr uspořádání skleněného vlákna dosáhne více než 80%, účinek je nejlepší. Pokud je to menší než 60%, může být zlepšení síly menší než polovina. Další metodou je použití uhličitanu nano-calcium. Pokud je tento plnič přidán o 5%, může být pevnost v tahu zvýšena asi o 10%. Pokud je však přidána příliš mnoho, více než 10%, bude aglomerovat, zejména pokud jsou částice příliš velké. Pokud přesahuje 200 nanometrů, je snadné způsobit problémy s koncentrací napětí.
· Rovnováha zhoršující se léčby
Když se množství zpevňovacích látek, jako je EPDM guma přidává na 20%, ačkoli pevnost v tahu klesne na 18-22 MPa, tažnost materiálu se výrazně zlepší a prodloužení při přestávce může být zvýšena z původních 10%na 300%. Tento modifikovaný materiál je obzvláště vhodný pro obalové materiály, které je třeba opakovaně ohnout, jako je těsnění těsnění v uzávěru nápojové lahve, což je aplikační scénář, který vyžaduje jak odolnost tvrdosti, tak deformace.
· Poe elastomer: Tento materiál může zvýšit pevnost v dopadu ze 4 kJ\/m2 na 18 kJ\/m2 při zachování síly 25 MPa. Například části, jako jsou nárazníky automobilů, které vyžadují vysokou bezpečnost, jsou pro tento materiál vhodnější.
Parametry zpracování
· Proces vytlačování
· Teplota taveniny: Například, když je teplota řízena při 200 až 210 ° C, je pevnost v tahu nejlépe, ale pokud teplota vzroste nad 230 stupňů, vnitřní struktura materiálu se snadno rozloží a pevnost v tahu klesne asi o 15%.
· Rychlost chlazení: Například pevnost v tahu produktu je o 5% až 8% vyšší, když je léčena chlazením vody při 5 stupních, než při ošetření chlazením vzduchu při 25 stupních. Je to hlavně proto, že materiál se více krystalizuje, když je chlazení rychlé, například velikost částic krystalů může být snížena z 50 mikronů na 20 mikronů.
· Proces formování injekce
· Tlak držení: Když se tlak zvýší z 5 0 MPa na 1 0 0 MPa, hustota materiálu se zvýší z 0,90 na 0,92 gramů na centimetr krychle. V této době se pevnost v tahu může zvýšit o 8% až 12%. Je to hlavně proto, že vysoký tlak může snížit dutiny uvnitř materiálu.
· Teplota formy: Například použití nízkoteplotní formy při 40 stupních, ačkoli materiál lze rychle krystalizovat a pevnost se zvyšuje o 5%, povrch je náchylný k průtokovým značkám; Pokud se použije vysokoteplotní forma při 80 stupních, ačkoli je povrch plynulejší, síla se sníží asi o 3%.
Prostředí a podmínky používání
· Teplotní účinek
· Vytvoření nízké teploty: Při -20 stupních bude síla nemodifikovaného PP materiálu klesat na 15 MPa, což je polovina z síly při pokojové teplotě. V této době se materiál stane zvláště křehkým, například síla nárazu přímo klesne o 80%.
· Změkčování vysoké teploty: Když teplota stoupá na 80 stupňů, síla materiálu klesne na 18 MPa, ale prodloužení lze zdvojnásobit, což znamená, že materiál podstoupil tepelné změkčení. V této době je nutné zlepšit výkon smícháním jiných materiálů.
Za mechanických testovacích podmínek konvenční rychlosti (rychlost zatížení je řízena asi 1 mm za minutu), měřená hodnota mezery je zhruba v rozmezí 28 MPa. Tuto hodnotu lze ve skutečnosti považovat za charakteristiku síly pro samotný materiál. Pokud jsou experimentální podmínky upraveny na vysokorychlostní dopadový režim (například rychlost zatížení se zvýší na 500 mm za minutu), výnosná pevnost materiálu se výrazně zlepší a dosáhne asi 35 MPa. Tato změna je způsobena hlavně fenoménem kalení kmene materiálu během vysokorychlostní deformace. Je však třeba poznamenat, že v tomto případě bude prodloužení při přestávce materiálu výrazně sníženo z původní úrovně 300% na přibližně 50%. V této době může být nutné upravit vzorec materiálu, jako je použití kopolymerních polypropylenových materiálů s lepší odolností proti nárazu ke zlepšení.
Pokud jde o chemickou odolnost, například po ponoření do 5% kapaliny hydroxidu sodného po dobu tří dnů, index pevnosti materiálu v tahu významně klesne asi o 4 0%. Hlavním důvodem této situace souvisí s hydrolytickou reakcí molekulárního řetězce materiálu v alkalickém prostředí. Je možné zvážit nahrazení polypropylenových materiálů kopolymeru nebo potažení povrchu materiálu pro ochranu. Při zkoumání účinků ultrafialového stárnutí (například nepřetržité ozáření zdrojem světla UVB po dobu 1000 hodin), index síly materiálu klesne asi o čtvrtinu. Pro řešení tohoto problému například, pokud je přidán materiál stabilizovaný světelným materiálem typu HALS s koncentrací 0,5%, může být ztráta pevnosti účinně kontrolována v rámci 10%.
