EN ISO 6721 البلاستيك - تحديد الخصائص الديناميكية والميكانيكية

يتكون معيار "EN ISO 6721 البلاستيك - تحديد الخصائص الميكانيكية الديناميكية"، الذي وضعته المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) ونُشر لاحقًا كمعيار أوروبي في إطار جهود التنسيق، من الأقسام الفرعية التالية المنشورة تحت نفس العنوان:

• يصف المعيار "EN ISO 6721-1 الجزء 1: المبادئ العامة" طرق تحديد الخصائص الميكانيكية الديناميكية للبلاستيك الصلب في منطقة السلوك اللزج المرن الخطي. ويحدد هذا المعيار تعريفات ويلخص المبادئ العامة التي تشمل جميع الجوانب المشتركة بين طرق الاختبار الفردية الموضحة في الأقسام اللاحقة.

قد تُنتج أنماط التشوه المختلفة نتائج لا يمكن مقارنتها بشكل مباشر. على سبيل المثال، يتسبب الاهتزاز الشدّي في إجهاد متجانس عبر كامل سُمك العينة، بينما تتأثر قياسات الانحناء بشكل أساسي بخصائص المناطق السطحية للعينة.

إن القيم التي تم الحصول عليها من بيانات اختبار الانحناء قابلة للمقارنة مع القيم التي تم الحصول عليها من بيانات اختبار الشد فقط عند مستويات الإجهاد حيث تكون علاقة الإجهاد والانفعال خطية وللعينات ذات البنية المتجانسة.

• يصف المعيار "EN ISO 6721-2 الجزء 2: طريقة البندول الالتوائي" طريقتين (أ و ب) لتحديد الخصائص الميكانيكية الديناميكية الخطية للمواد البلاستيكية، وتحديداً مكونات التخزين والفقد لمعامل الالتواء، كدالة لدرجة الحرارة للتشوهات الصغيرة في نطاق التردد من 0,1 هرتز إلى 10 هرتز.

يُوفّر اعتماد هذه الخصائص على درجة الحرارة، عند قياسها ضمن نطاق حراري واسع بما فيه الكفاية (على سبيل المثال، بين -50 درجة و+150 درجة لمعظم أنواع البلاستيك المتوفرة تجاريًا)، معلوماتٍ حول مناطق التحول في البوليمر (مثل التحول الزجاجي والتحول الانصهاري). كما يُوفّر معلوماتٍ حول بداية تدفق البلاستيك.

لا تنطبق الطريقتان الموصوفتان على الصفائح غير المتماثلة (ينطبق معيار EN ISO 6721-3 في هذا الشأن). كما أنهما غير مناسبتين لاختبار المطاط، وينطبق معيار ISO 4664-2 في هذا الصدد.

• يصف المعيار "EN ISO 6721-3 الجزء 3: اهتزاز الانحناء - طريقة منحنى الرنين" طريقةً لقياس اهتزاز الانحناء تعتمد على منحنيات الرنين لتحديد معامل المرونة المركب للانحناء للمواد البلاستيكية المتجانسة وخصائص التخميد للمواد البلاستيكية الرقائقية المصممة للعزل الصوتي (مثل الأنظمة المكونة من صفيحة معدنية مغطاة بطبقة بلاستيكية ماصة للصدمات، أو الأنظمة المركبة المكونة من طبقتين معدنيتين بينهما طبقة بلاستيكية). وفي العديد من التطبيقات، يُعد تحديد هذه الخصائص كدالة لدرجة الحرارة والتردد مفيدًا.
• يصف المعيار "EN ISO 6721-4 الجزء 4: الاهتزاز الشدّي - طريقة غير رنانة" طريقةً قسريةً غير رنانة لتحديد مُكوّنات مُعامل المرونة الشدّي المُركّب للبوليمرات، عادةً عند ترددات تتراوح بين 0,01 هرتز و100 هرتز. يُمكن إجراء قياسات بترددات أعلى، ولكن من المُحتمل حدوث أخطاء كبيرة في الخصائص الديناميكية المقاسة. تُناسب هذه الطريقة قياس مُعاملات التخزين الديناميكية في نطاق 0,01 جيجا باسكال إلى 5 جيجا باسكال.

على الرغم من إمكانية دراسة المواد ذات الوحدات خارج هذا النطاق، إلا أن الهدف هو استخدام أنماط تشوه بديلة للحصول على دقة أعلى.

تُعدّ هذه الطريقة مناسبةً بشكلٍ خاص لقياس عوامل الفقد، وبالتالي يُمكن استخدامها بسهولة لدراسة تغيّر الخصائص الديناميكية مع درجة الحرارة والتردد على نطاق واسع من منطقة استرخاء المطاط الزجاجي. ويتيح توفّر البيانات المُحدّدة على نطاقات واسعة من التردد ودرجة الحرارة استخلاصَ رسوم بيانية رئيسية تُظهر الخصائص الديناميكية على نطاق تردد مُمتد عند درجات حرارة مختلفة، باستخدام إجراءات إزاحة التردد-درجة الحرارة.

• يصف المعيار "EN ISO 6721-5 الجزء 5: اهتزاز الانحناء - طريقة غير رنانة" طريقةً غير رنانة تعتمد على الانحناء لتحديد مكونات معامل المرونة المركب للانحناء في البوليمرات، عادةً عند ترددات تتراوح بين 0,01 هرتز و100 هرتز. يمكن إجراء قياسات بترددات أعلى، ولكن من المرجح حدوث أخطاء كبيرة في الخصائص الديناميكية المقاسة. تُناسب هذه الطريقة قياس معاملات التخزين الديناميكية في نطاق 10 ميجا باسكال إلى 200 جيجا باسكال.

على الرغم من إمكانية دراسة المواد ذات معامل المرونة الأقل من 10 ميجا باسكال، إلا أنه يمكن إجراء قياسات أكثر دقة لخصائصها الميكانيكية الديناميكية باستخدام أنماط تشوه القص.

تُعدّ هذه الطريقة مناسبةً بشكلٍ خاص لقياس عوامل الفقد التي تزيد عن 0,02، وبالتالي يُمكن استخدامها بسهولة لدراسة تغيّر الخصائص الديناميكية مع درجة الحرارة والتردد على جزء كبير من منطقة استرخاء المطاط الزجاجي. ويتيح توفّر البيانات المُحدّدة على نطاقات واسعة من التردد ودرجة الحرارة إمكانية الحصول على رسوم بيانية رئيسية تُظهر الخصائص الديناميكية على نطاق تردد مُمتد عند درجات حرارة مختلفة باستخدام إجراءات إزاحة التردد/درجة الحرارة.

• يصف المعيار "EN ISO 6721-6 الجزء 6: اهتزاز القص - طريقة غير رنانة" طريقةً قسريةً غير رنانة لتحديد مكونات معامل القص المركب للبوليمرات، عادةً عند ترددات تتراوح من 0,01 هرتز إلى 100 هرتز. يمكن إجراء قياسات بترددات أعلى، ولكن من المرجح حدوث أخطاء كبيرة في الخصائص الديناميكية المقاسة. تُناسب هذه الطريقة قياس معاملات التخزين الديناميكية في نطاق من 0,1 ميجا باسكال إلى 50 ميجا باسكال.

على الرغم من إمكانية دراسة المواد ذات معاملات المرونة الأكبر من 50 ميجا باسكال، إلا أنه يمكن الحصول على قياسات أكثر دقة لخصائص القص الديناميكي باستخدام وضع التشوه الالتوائي.

تُعدّ هذه الطريقة مناسبةً بشكلٍ خاص لقياس عوامل الفقد التي تزيد عن 0,02، وبالتالي يُمكن استخدامها بسهولة لدراسة تغيّر الخصائص الديناميكية مع درجة الحرارة والتردد على جزء كبير من منطقة استرخاء المطاط الزجاجي. ويتيح توفّر البيانات المُحدّدة على نطاقات واسعة من التردد ودرجة الحرارة إمكانية الحصول على رسوم بيانية رئيسية تُظهر الخصائص الديناميكية على نطاق تردد مُمتد عند درجات حرارة مختلفة، باستخدام إجراءات إزاحة التردد/درجة الحرارة.

• يصف المعيار "EN ISO 6721-7 الجزء 7: الاهتزاز الالتوائي - طريقة غير رنانة" طريقةً غير رنانة تعتمد على الالتواء لتحديد مكونات معامل القص المركب للبوليمرات الصلبة على شكل قضبان، عادةً عند ترددات تتراوح من 0,001 هرتز إلى 100 هرتز. يمكن إجراء قياسات بترددات أعلى، ولكن من المرجح حدوث أخطاء كبيرة في الخصائص الديناميكية المقاسة. هذه الطريقة مناسبة لقياس معاملات التخزين الديناميكية التي تتراوح من حوالي 10 ميجا باسكال، وهي قيمة نموذجية للمطاط الصلب، إلى حوالي 10 جيجا باسكال، وهي قيمة تمثل البلاستيك المقوى بالألياف. على الرغم من إمكانية دراسة المواد ذات المعاملات الأقل من 10 ميجا باسكال، إلا أنه يمكن الحصول على قياسات أكثر دقة لخصائصها الديناميكية باستخدام تشوهات القص أو الالتواء البسيطة للطبقات الرقيقة بين لوحين متوازيين.

تُعدّ هذه الطريقة مناسبةً بشكلٍ خاص لقياس عوامل الفقد التي تزيد عن 0,02، وبالتالي يُمكن استخدامها بسهولة لدراسة تغيّر الخصائص الديناميكية مع درجة الحرارة والتردد على جزء كبير من منطقة استرخاء المطاط الزجاجي. ويتيح توفّر البيانات المُحدّدة على نطاقات واسعة من التردد ودرجة الحرارة استخلاصَ رسوم بيانية رئيسية تُظهر الخصائص الديناميكية على نطاق تردد مُمتد عند درجات حرارة مختلفة، باستخدام إجراءات إزاحة التردد-درجة الحرارة.

على الرغم من أنه يمكن تحديد عوامل الفقد التي تقل عن 0,1 بدقة أكبر باستخدام بندول الالتواء، إلا أن الطريقة الموضحة في هذا المعيار تسمح بتغطية نطاق تردد أوسع وأكثر استمرارية.

• يصف المعيار "EN ISO 6721-8 الجزء 8: الاهتزاز الطولي والعرضي - طريقة انتشار الموجات" طريقة انتشار الموجات فوق الصوتية لتحديد مكونات التخزين لمعامل المرونة الطولي المركب ومعامل المرونة القصي المركب للبوليمرات عند ترددات منفصلة، ​​عادةً في نطاق 0,5 ميجاهرتز إلى 5 ميجاهرتز. هذه الطريقة مناسبة لقياس المواد ذات معاملات التخزين في نطاق 0,01 جيجا باسكال إلى 200 جيجا باسكال ومعاملات الفقد أقل من 0,1 عند تردد 1 ميجاهرتز تقريبًا. في المواد ذات الفقد الأعلى، تحدث أخطاء كبيرة في قياس السرعة نتيجة لتشوه شكل الموجة، ولا يمكن تقليل هذه الأخطاء إلا باستخدام إجراءات خارجة عن نطاق هذا المعيار.

تتيح هذه الطريقة إجراء القياسات على عينات صغيرة، عادةً ما تكون أبعادها 50 مم × 20 مم × 5 مم، أو على مساحات صغيرة من عينات أو صفائح أكبر. وبالتالي، يُمكن الحصول على معلومات حول تجانس أو تباين معامل المرونة في العينة.

• يصف المعيار "EN ISO 6721-9 الجزء 9: الاهتزاز الشدّي - طريقة انتشار النبض" طريقة انتشار النبض لتحديد مُكوّن التخزين لمعامل الشدّ المُركّب للبوليمرات عند ترددات مُحدّدة، عادةً في نطاق 3 كيلوهرتز إلى 10 كيلوهرتز. تُناسب هذه الطريقة قياس المواد ذات معامل التخزين في نطاق 0,01 جيجا باسكال إلى 200 جيجا باسكال ومعاملات الفقد أقل من 0,1 عند تردد 10 كيلوهرتز تقريبًا. في المواد ذات الفقد الأعلى، تحدث أخطاء كبيرة في قياس السرعة نتيجةً لانخفاض السعة.

تتيح هذه الطريقة إجراء القياسات على الأغشية الرقيقة أو الألياف الرقيقة والعينات الطويلة، والتي عادةً ما تكون على شكل أشرطة بأبعاد 300 مم × 5 مم × 0,1 مم أو ألياف بأبعاد 300 مم × 0,1 مم (قطر). قد لا تكون هذه الطريقة مناسبة للبلاستيك الخلوي، والبلاستيك المركب، والمنتجات متعددة الطبقات.

• يصف المعيار "EN ISO 6721-10 الجزء 10: لزوجة القص المركبة باستخدام مقياس اللزوجة المتذبذب ذي الصفيحتين المتوازيتين" المبادئ العامة لطريقة تحديد الخصائص الريولوجية الديناميكية لمصاهير البوليمر عند ترددات زاوية تتراوح عادةً من 0,01 راديان/ثانية إلى 100 راديان/ثانية باستخدام مقياس لزوجة متذبذب ذي هندسة صفيحتين متوازيتين. ويمكن استخدام ترددات زاوية خارج هذا النطاق أيضًا. تُستخدم هذه الطريقة لتحديد قيم الخصائص الريولوجية الديناميكية التالية: لزوجة القص المركبة، ولزوجة القص الديناميكية، ومكون اللزوجة القصية المركبة خارج الطور، ومعامل القص المركب، ومعامل فقد القص، ومعامل تخزين القص. وهي مناسبة عادةً لقياس قيم لزوجة القص المركبة حتى 10 ميجا باسكال.ثانية تقريبًا.

لكن هذا المعيار غير ساري المفعول حاليًا.

• يتناول المعيار "EN ISO 6721-11 الجزء 11: درجة حرارة التحول الزجاجي" استخدام إجراءات التحليل الميكانيكي الديناميكي في وضع مسح درجة الحرارة لتحديد درجة حرارة التحول الزجاجي للبلاستيك. وهو يوفر إجراءً بديلاً لاستخدام المسعر التفاضلي الماسح لهذا القياس.

يُستخدم التحليل الميكانيكي الديناميكي لتحديد تغير معامل التخزين، ومعامل الفقد، وعامل الفقد كدالة لدرجة الحرارة والتردد. ومن هذه البيانات، تُحدد قيمة درجة حرارة التحول الزجاجي. تستخدم العديد من المعدات المتوفرة تجاريًا هذه التقنية، ويمكن من حيث المبدأ تطبيقها على جميع أنماط التحميل الموصوفة في معيار ISO 6721-1.

تقلل هذه الإجراءات من الأخطاء الناتجة عن التأخر الحراري للعينة، والذي يختلف باختلاف معدل التسخين المستخدم، وذلك بافتراض أن درجة حرارة العينة تُحدد بدرجة حرارة الفرن المقاسة. وهذا يُغني عن الحاجة إلى القياس المباشر لدرجة حرارة العينة، على سبيل المثال، باستخدام مزدوج حراري مُدمج في العينة.

• يصف المعيار "EN ISO 6721-12 الجزء 12: اهتزاز الضغط - طريقة غير رنانة" طريقة اهتزاز ضغط غير رنانة تُستخدم عادةً لتحديد مكونات معامل الضغط المركب للبوليمرات عند ترددات تتراوح من 0,01 هرتز إلى 100 هرتز. وتُطبّق هذه الطريقة لقياس معاملات التخزين الديناميكية للبوليمرات شبه الصلبة في نطاق من 1 ميجا باسكال إلى 1 جيجا باسكال.

تُعد هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص لقياس المعاملات الديناميكية وعوامل الفقد للمواد البلاستيكية شبه الصلبة على شكل موشورات أو أسطوانات أو أنابيب قائمة الزاوية، ويمكن استخدامها بسهولة لدراسة تغير الخصائص الديناميكية مع درجة الحرارة والتردد على جزء كبير من منطقة استرخاء المطاط الزجاجي.

على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفضل كوادرها المؤهلة وذات الخبرة، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي تتطلبها، ومساعدتهم في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار EN ISO 6721.