EN ISO 6721 Пластмаси - Определяне на динамични и механични свойства

Стандартът „EN ISO 6721 Пластмаси - Определяне на динамични механични свойства“, разработен от Международната организация по стандартизация (ISO) и по-късно публикуван като европейски стандарт в рамките на усилията за хармонизация, се състои от следните подраздели, публикувани под едно и също заглавие:

Стандартът „EN ISO 6721-1 Част 1: Общи принципи“ описва методи за определяне на динамичните механични свойства на твърди пластмаси в областта на линейно вискоеластично поведение. Този стандарт определя дефиниции и очертава общи принципи, обхващащи всички аспекти, общи за отделните методи за изпитване, описани в следващите раздели.

Различните режими на деформация могат да доведат до резултати, които не са пряко сравними. Например, вибрациите на опън причиняват хомогенно напрежение по цялата дебелина на пробата, докато измерванията на огъване се влияят предимно от свойствата на повърхностните области на пробата.

Стойностите, получени от данните от изпитванията за огъване, са сравними със стойностите, получени от данните от изпитванията за опън, само при нива на деформация, където зависимостта напрежение-деформация е линейна и за проби с хомогенна структура.

Стандартът „EN ISO 6721-2 Част 2: Метод с торсионно махало“ описва два метода (A и B) за определяне на линейните динамични механични свойства на пластмасите, а именно компонентите на съхранение и загуба на торсионния модул, като функция на температурата за малки деформации в честотния диапазон от 0,1 Hz до 10 Hz.

Температурната зависимост на тези свойства, измерена в достатъчно широк температурен диапазон (напр. между -50 градуса и +150 градуса за повечето търговски достъпни пластмаси), предоставя информация за преходните области на полимера (напр. стъклен преход и преход на стопилка). Тя също така предоставя информация за началото на пластичното течение.

Двата описани метода не са приложими за асиметрични ламинати (в това отношение се прилага стандарт EN ISO 6721-3). Методите не са подходящи за изпитване на каучуци. В това отношение се прилага стандарт ISO 4664-2.

Стандартът „EN ISO 6721-3 Част 3: Вибрации при огъване - Метод на резонансната крива“ описва метод на вибрации при огъване, базиран на резонансни криви, за определяне на комплексния модул на огъване на хомогенни пластмаси и демпферните свойства на ламинирани пластмаси, предназначени за акустична изолация (напр. системи, състоящи се от метална плоча, покрита с демпфериращ пластмасов слой, или сандвич системи, състоящи се от два слоя метални плочи с междинен пластмасов слой). За много цели е полезно да се определят тези свойства като функция на температурата и честотата.
Стандартът „EN ISO 6721-4 Част 4: Вибрации на опън - Нерезонансен метод“ описва принудителен, нерезонансен метод за определяне на компонентите на комплексния модул на опън на полимери, обикновено при честоти в диапазона от 0,01 Hz до 100 Hz. Възможни са измервания с по-висока честота, но е вероятно да възникнат значителни грешки в измерените динамични свойства. Този метод е подходящ за измерване на динамични модули на съхранение в диапазона от 0,01 GPa до 5 GPa.

Въпреки че могат да бъдат изследвани материали с модули извън този диапазон, целта е да се използват алтернативни режими на деформация за по-висока точност.

Този метод е особено подходящ за измерване на коефициенти на загуби и следователно може лесно да се използва за изследване на изменението на динамичните свойства с температура и честота в голяма част от областта на релаксация на стъкло-каучук. Наличието на данни, определени в широки диапазони както на честота, така и на температура, позволява извеждането на основни графики, показващи динамични свойства в разширен честотен диапазон при различни температури, използвайки процедури за честотно-температурно изместване.

Стандартът „EN ISO 6721-5 Част 5: Вибрации при огъване - Нерезонансен метод“ описва базиран на огъване, нерезонансен метод за определяне на компонентите на комплексния модул на огъване на полимери, обикновено при честоти в диапазона от 0,01 Hz до 100 Hz. Възможни са измервания с по-висока честота, но е вероятно да има значителни грешки в измерените динамични свойства. Този метод е подходящ за измерване на динамични модули на съхранение в диапазона от 10 MPa до 200 GPa.

Въпреки че материали с модул по-нисък от 10 MPa могат да бъдат изследвани, по-точни измервания на техните динамично-механични свойства могат да бъдат направени с помощта на режими на срязваща деформация.

Този метод е особено подходящ за измерване на коефициенти на загуба, по-големи от 0,02, и следователно може удобно да се използва за изследване на изменението на динамичните свойства с температура и честота в голяма част от областта на релаксация на стъкло-каучук. Наличието на данни, определени в широки честотни и температурни диапазони, позволява получаването на основни графики, показващи динамични свойства в разширен честотен диапазон при различни температури, използвайки процедури за изместване на честота/температура.

Стандартът „EN ISO 6721-6 Част 6: Срязващи вибрации - Нерезонансен метод“ описва принудителен, нерезонансен метод за определяне на компонентите на комплексния модул на срязване на полимери, обикновено при честоти в диапазона от 0,01 Hz до 100 Hz. Възможни са измервания с по-висока честота, но е вероятно да възникнат значителни грешки в измерените динамични свойства. Този метод е подходящ за измерване на динамични модули на съхранение в диапазона от 0,1 MPa до 50 MPa.

Въпреки че могат да се изучават материали с модули по-големи от 50 MPa, по-точни измервания на динамичните свойства на срязване могат да се получат, използвайки режима на торсионна деформация.

Стандартът „EN ISO 6721-7 Част 7: Торсионни вибрации - Нерезонансен метод“ описва торсионно-базиран нерезонансен метод за определяне на компонентите на комплексния модул на срязване на твърди полимери във формата на прът или решетка, обикновено при честоти в диапазона от 0,001 Hz до 100 Hz. Могат да се извършват измервания с по-висока честота, но е вероятно да възникнат значителни грешки в измерените динамични свойства. Този метод е подходящ за измерване на динамични модули на съхранение, вариращи от приблизително 10 MPa, типични за твърди каучуци, до приблизително 10 GPa, представляващи пластмаси, подсилени с влакна. Въпреки че могат да се изучават материали с модули по-ниски от 10 MPa, по-точни измервания на техните динамични свойства могат да се постигнат с помощта на прости срязващи или торсионни деформации на тънки слоеве между успоредни плочи.

Този метод е особено подходящ за измерване на коефициенти на загуба, по-големи от 0,02, и следователно може удобно да се използва за изследване на изменението на динамичните свойства с температура и честота в голяма част от областта на релаксация на стъкло-каучук. Наличието на данни, определени в широки диапазони както на честота, така и на температура, позволява извеждането на основни графики, показващи динамични свойства в разширен честотен диапазон при различни температури, използвайки процедури за честотно-температурно изместване.

Въпреки че коефициентите на загуба под 0,1 могат да бъдат определени по-точно с помощта на торсионно махало, методът, описан в този стандарт, позволява покриване на много по-широк и по-непрекъснат честотен диапазон.

Стандартът „EN ISO 6721-8 Част 8: Надлъжни и напречни вибрации - Метод за разпространение на вълни“ описва метод за разпространение на ултразвукови вълни за определяне на компонентите на съхранение на надлъжния комплексен модул и комплексния модул на срязване на полимери при дискретни честоти, обикновено в диапазона от 0,5 MHz до 5 MHz. Този метод е подходящ за измерване на материали с модули на съхранение в диапазона от 0,01 GPa до 200 GPa и коефициенти на загуба под 0,1 при приблизително 1 MHz. При материали с по-високи загуби се получават значителни грешки при измерването на скоростта поради изкривяване на формата на вълната и тези грешки могат да бъдат намалени само с помощта на процедури, които попадат извън обхвата на този стандарт.

Методът позволява измервания върху малки проби, обикновено 50 mm x 20 mm x 5 mm, или върху малки области от по-големи проби или плочи. Следователно е възможно да се получи информация за хомогенността или анизотропията на модула в пробата.

Стандартът „EN ISO 6721-9 Част 9: Вибрации на опън - Метод за разпространение на импулси“ описва метод за разпространение на импулси за определяне на компонента на съхранение на комплексния модул на опън на полимери при дискретни честоти, обикновено в диапазона от 3 kHz до 10 kHz. Този метод е подходящ за измерване на материали с модул на съхранение в диапазона от 0,01 GPa до 200 GPa и коефициенти на загуби под 0,1 при приблизително 10 kHz. При материали с по-високи загуби се получават значителни грешки при измерване на скоростта поради намаляване на амплитудата.

Този метод позволява измервания върху тънки филми или тънки влакна и дълги проби, обикновено ленти с размери 300 мм x 5 мм x 0,1 мм или влакна с диаметър 300 мм x 0,1 мм. Този метод може да не е подходящ за клетъчни пластмаси, композитни пластмаси и многослойни продукти.

Стандартът „EN ISO 6721-10 Част 10: Комплексен срязващ вискозитет, използващ осцилиращ реометър с паралелни плочи“ описва общите принципи на метод за определяне на динамичните реологични свойства на полимерни стопилки при ъглови честоти, обикновено вариращи от 0,01 rad·s⁻¹ до 100 rad·s⁻¹, използвайки осцилиращ реометър с геометрия на паралелни плочи. Могат да се използват и ъглови честоти извън този диапазон. Този метод се използва за определяне на стойностите на следните динамични реологични свойства: комплексен срязващ вискозитет, динамичен срязващ вискозитет, извънфазов компонент на комплексния срязващ вискозитет, комплексен модул на срязване, модул на загуба на срязване и модул на съхранение на срязване. Обикновено е подходящ за измерване на стойности на комплексен срязващ вискозитет до приблизително 10 MPa·s.

Този стандарт обаче не е в сила в момента.

Стандартът „EN ISO 6721-11 Част 11: Температура на стъкловиден преход“ обхваща използването на процедури за динамичен механичен анализ в режим на температурно сканиране за определяне на температурата на стъкловиден преход на пластмаси. Той предлага алтернативна процедура на използването на диференциална сканираща калориметрия за това измерване.

Динамичният механичен анализ се използва за определяне на изменението на модула на съхранение, модула на загуби и коефициента на загуби като функция на температурата и честотата. От тези данни се определя стойността за температурата на стъкловиден преход. Много от предлаганите в търговската мрежа устройства използват тази техника и по принцип могат да се прилагат за всички режими на натоварване, описани в стандарта ISO 6721-1.

Процедурите минимизират грешките, причинени от термичното забавяне на пробата, което варира в зависимост от използваната скорост на нагряване, като се приема, че температурата на пробата се определя от измерената температура на пещта. Това елиминира необходимостта от директно измерване на температурата на пробата, например с термодвойка, вградена в пробата.

Стандартът „EN ISO 6721-12 Част 12: Вибрации при натиск - Нерезонансен метод“ описва метод за нерезонансни вибрации при натиск, който обикновено се използва за определяне на компонентите на комплексния модул на натиск на полимери при честоти в диапазона от 0,01 Hz до 100 Hz. Този метод е приложим за измерване на динамичните модули на съхранение на полутвърди полимери в диапазона от 1 MPa до 1 GPa.

Този метод е особено подходящ за измерване на динамичните модули и коефициентите на загуба на полутвърди пластмаси с форма на правоъгълни призми, цилиндри или тръби и може лесно да се използва за изследване на изменението на динамичните свойства с температура и честота в голяма част от областта на релаксация стъкло-каучук.

В продължение на много години нашата организация, със своя компетентен и опитен персонал, разбира нуждите на своите клиенти, предоставяйки им необходимите съвременни услуги за тестване и подпомагайки ги при създаването, внедряването и подобряването на системите за управление. В тази рамка ние предоставяме и услуги за тестване в съответствие със стандарта EN ISO 6721.