EN ISO 6721 Plásticos - Determinación de propiedades dinámicas y mecánicas

La norma “EN ISO 6721 Plásticos - Determinación de las propiedades mecánicas dinámicas”, desarrollada por la Organización Internacional de Normalización (ISO) y posteriormente publicada como norma europea en el marco de los esfuerzos de armonización, consta de las siguientes subsecciones publicadas bajo el mismo título:

• La norma «EN ISO 6721-1 Parte 1: Principios generales» describe métodos para determinar las propiedades mecánicas dinámicas de plásticos rígidos en la región de comportamiento viscoelástico lineal. Esta norma especifica definiciones y describe los principios generales que abarcan todos los aspectos comunes a los métodos de ensayo individuales descritos en las secciones siguientes.

Los distintos modos de deformación pueden producir resultados que no son directamente comparables. Por ejemplo, la vibración por tracción genera una tensión homogénea en todo el espesor de la muestra, mientras que las mediciones de flexión se ven influenciadas principalmente por las propiedades de las regiones superficiales de la misma.

Los valores obtenidos a partir de los datos de ensayos de flexión son comparables a los valores obtenidos a partir de los datos de ensayos de tracción únicamente en niveles de deformación donde la relación tensión-deformación es lineal y para muestras con una estructura homogénea.

• La norma “EN ISO 6721-2 Parte 2: Método del péndulo de torsión” describe dos métodos (A y B) para determinar las propiedades mecánicas dinámicas lineales de los plásticos, a saber, los componentes de almacenamiento y pérdida del módulo de torsión, en función de la temperatura para pequeñas deformaciones en el rango de frecuencia de 0,1 Hz a 10 Hz.

La dependencia de estas propiedades con la temperatura, medida en un rango suficientemente amplio (por ejemplo, entre -50 °C y +150 °C para la mayoría de los plásticos disponibles comercialmente), proporciona información sobre las regiones de transición del polímero (por ejemplo, la transición vítrea y la transición de fusión). También proporciona información sobre el inicio del flujo plástico.

Los dos métodos descritos no son aplicables a laminados asimétricos (para ello se aplica la norma EN ISO 6721-3). Tampoco son adecuados para el ensayo de cauchos. Para ello se aplica la norma ISO 4664-2.

• La norma “EN ISO 6721-3 Parte 3: Vibración por flexión - Método de la curva de resonancia” describe un método de vibración por flexión basado en curvas de resonancia para determinar el módulo complejo de flexión de plásticos homogéneos y las propiedades de amortiguación de plásticos laminados diseñados para aislamiento acústico (por ejemplo, sistemas que consisten en una placa metálica recubierta con una capa de plástico amortiguador o sistemas tipo sándwich que consisten en dos capas de placas metálicas con una capa intermedia de plástico). Para muchos fines, resulta útil determinar estas propiedades en función de la temperatura y la frecuencia.
• La norma “EN ISO 6721-4 Parte 4: Vibración a tracción - Método no resonante” describe un método forzado y no resonante para determinar los componentes del módulo complejo a tracción de polímeros, generalmente en frecuencias comprendidas entre 0,01 Hz y 100 Hz. Si bien es posible realizar mediciones a frecuencias más altas, es probable que se produzcan errores significativos en las propiedades dinámicas medidas. Este método es adecuado para medir módulos de almacenamiento dinámicos en el rango de 0,01 GPa a 5 GPa.

Si bien se pueden investigar materiales con módulos fuera de este rango, el objetivo es utilizar modos de deformación alternativos para lograr una mayor precisión.

Este método es especialmente adecuado para medir factores de pérdida y, por lo tanto, puede utilizarse fácilmente para estudiar la variación de las propiedades dinámicas con la temperatura y la frecuencia en una amplia región de relajación del caucho vítreo. La disponibilidad de datos obtenidos en amplios rangos de frecuencia y temperatura permite la elaboración de gráficos maestros que muestran las propiedades dinámicas en un rango de frecuencia extendido a diferentes temperaturas, mediante procedimientos de desplazamiento frecuencia-temperatura.

• La norma “EN ISO 6721-5 Parte 5: Vibración por flexión - Método no resonante” describe un método no resonante basado en la flexión para determinar los componentes del módulo complejo de flexión de polímeros, generalmente en frecuencias comprendidas entre 0,01 Hz y 100 Hz. Si bien es posible realizar mediciones a frecuencias más altas, es probable que se produzcan errores significativos en las propiedades dinámicas medidas. Este método es adecuado para medir módulos de almacenamiento dinámicos en el rango de 10 MPa a 200 GPa.

Si bien se pueden investigar materiales con un módulo inferior a 10 MPa, se pueden realizar mediciones más precisas de sus propiedades dinámico-mecánicas utilizando modos de deformación por cizallamiento.

Este método es especialmente adecuado para medir factores de pérdida superiores a 0,02 y, por lo tanto, puede utilizarse convenientemente para estudiar la variación de las propiedades dinámicas con la temperatura y la frecuencia en una amplia región de relajación del caucho vítreo. La disponibilidad de datos obtenidos en amplios rangos de frecuencia y temperatura permite obtener gráficos maestros que muestran las propiedades dinámicas en un rango de frecuencia extendido a diferentes temperaturas mediante procedimientos de desplazamiento de frecuencia/temperatura.

• La norma “EN ISO 6721-6 Parte 6: Vibración por cizallamiento - Método no resonante” describe un método forzado y no resonante para determinar los componentes del módulo complejo de cizallamiento de polímeros, generalmente en frecuencias comprendidas entre 0,01 Hz y 100 Hz. Si bien es posible realizar mediciones a frecuencias más altas, es probable que se produzcan errores significativos en las propiedades dinámicas medidas. Este método es adecuado para medir módulos de almacenamiento dinámicos en el rango de 0,1 MPa a 50 MPa.

Si bien se pueden estudiar materiales con módulos superiores a 50 MPa, se pueden obtener mediciones más precisas de las propiedades de corte dinámico utilizando el modo de deformación torsional.

Este método es especialmente adecuado para medir factores de pérdida superiores a 0,02 y, por lo tanto, puede utilizarse convenientemente para estudiar la variación de las propiedades dinámicas con la temperatura y la frecuencia en una amplia porción de la región de relajación del caucho vítreo. La disponibilidad de datos obtenidos en amplios rangos de frecuencia y temperatura permite la adquisición de gráficos maestros que muestran las propiedades dinámicas en un rango de frecuencia extendido a diferentes temperaturas, mediante procedimientos de desplazamiento de frecuencia/temperatura.

• La norma “EN ISO 6721-7 Parte 7: Vibración torsional - Método no resonante” describe un método no resonante basado en la torsión para determinar los componentes del módulo complejo de cizallamiento de polímeros sólidos en forma de varilla o barra, generalmente a frecuencias comprendidas entre 0,001 Hz y 100 Hz. Se pueden realizar mediciones a frecuencias más altas, pero es probable que se produzcan errores significativos en las propiedades dinámicas medidas. Este método es adecuado para medir módulos de almacenamiento dinámico que van desde aproximadamente 10 MPa, típicos de cauchos duros, hasta aproximadamente 10 GPa, que representan plásticos reforzados con fibra. Si bien se pueden estudiar materiales con módulos inferiores a 10 MPa, se pueden obtener mediciones más precisas de sus propiedades dinámicas mediante deformaciones simples de cizallamiento o torsión de capas delgadas entre placas paralelas.

Este método es especialmente adecuado para medir factores de pérdida superiores a 0,02 y, por lo tanto, puede utilizarse convenientemente para estudiar la variación de las propiedades dinámicas con la temperatura y la frecuencia en una amplia porción de la región de relajación del caucho vítreo. La disponibilidad de datos obtenidos en amplios rangos de frecuencia y temperatura permite la elaboración de gráficos maestros que muestran las propiedades dinámicas en un rango de frecuencia extendido a diferentes temperaturas, mediante procedimientos de desplazamiento frecuencia-temperatura.

Si bien los factores de pérdida inferiores a 0,1 pueden determinarse con mayor precisión utilizando un péndulo de torsión, el método descrito en esta norma permite cubrir un rango de frecuencias mucho más amplio y continuo.

• La norma “EN ISO 6721-8 Parte 8: Vibración longitudinal y transversal - Método de propagación de ondas” describe un método de propagación de ondas ultrasónicas para determinar los componentes de almacenamiento del módulo complejo longitudinal y el módulo complejo de cizallamiento de polímeros a frecuencias discretas, generalmente en el rango de 0,5 MHz a 5 MHz. Este método es adecuado para medir materiales con módulos de almacenamiento en el rango de 0,01 GPa a 200 GPa y factores de pérdida inferiores a 0,1 a aproximadamente 1 MHz. En materiales con pérdidas mayores, se producen errores significativos en la medición de la velocidad debido a la distorsión de la forma de onda, y estos errores solo pueden reducirse mediante procedimientos que quedan fuera del alcance de esta norma.

Este método permite realizar mediciones en muestras pequeñas, generalmente de 50 mm x 20 mm x 5 mm, o en áreas reducidas de muestras o placas de mayor tamaño. Por lo tanto, es posible obtener información sobre la homogeneidad o anisotropía del módulo en una muestra.

• La norma “EN ISO 6721-9 Parte 9: Vibración por tracción - Método de propagación de pulsos” describe un método de propagación de pulsos para determinar el componente de almacenamiento del módulo de Young complejo de polímeros a frecuencias discretas, generalmente entre 3 kHz y 10 kHz. Este método es adecuado para medir materiales con un módulo de almacenamiento entre 0,01 GPa y 200 GPa y factores de pérdida inferiores a 0,1 a aproximadamente 10 kHz. En materiales con pérdidas mayores, se producen errores significativos en la medición de la velocidad debido a la reducción de la amplitud.

Este método permite realizar mediciones en películas o fibras delgadas y muestras largas, generalmente bandas de 300 mm x 5 mm x 0,1 mm o fibras de 300 mm x 0,1 mm (de diámetro). Este método podría no ser adecuado para plásticos celulares, plásticos compuestos y productos multicapa.

• La norma “EN ISO 6721-10 Parte 10: Viscosidad de cizallamiento compleja mediante reómetro oscilante de placas paralelas” describe los principios generales de un método para determinar las propiedades reológicas dinámicas de polímeros fundidos a frecuencias angulares que suelen oscilar entre 0,01 rad·s⁻¹ y 100 rad·s⁻¹ utilizando un reómetro oscilante con geometría de placas paralelas. También se pueden utilizar frecuencias angulares fuera de este rango. Este método se utiliza para determinar los valores de las siguientes propiedades reológicas dinámicas: viscosidad de cizallamiento compleja, viscosidad de cizallamiento dinámica, componente desfasada de la viscosidad de cizallamiento compleja, módulo de cizallamiento complejo, módulo de pérdida de cizallamiento y módulo de almacenamiento de cizallamiento. Generalmente, es adecuado para medir valores de viscosidad de cizallamiento compleja de hasta aproximadamente 10 MPa·s.

Sin embargo, esta norma no está vigente actualmente.

• La norma “EN ISO 6721-11 Parte 11: Temperatura de Transición Vítrea” abarca el uso de procedimientos de análisis mecánico dinámico en modo de barrido de temperatura para determinar la temperatura de transición vítrea de los plásticos. Ofrece un procedimiento alternativo al uso de la calorimetría diferencial de barrido para esta medición.

El análisis mecánico dinámico se utiliza para determinar la variación del módulo de almacenamiento, el módulo de pérdida y el factor de pérdida en función de la temperatura y la frecuencia. A partir de estos datos, se determina el valor de la temperatura de transición vítrea. Muchos equipos disponibles comercialmente utilizan esta técnica y, en principio, puede aplicarse a todos los modos de carga descritos en la norma ISO 6721-1.

Los procedimientos minimizan los errores causados ​​por el retardo térmico de la muestra, que varía según la velocidad de calentamiento utilizada, al asumir que la temperatura de la muestra viene dada por la temperatura medida del horno. Esto elimina la necesidad de medir directamente la temperatura de la muestra, por ejemplo, con un termopar insertado en ella.

• La norma “EN ISO 6721-12 Parte 12: Vibración por compresión - Método no resonante” describe un método de vibración por compresión no resonante que se utiliza habitualmente para determinar los componentes del módulo complejo de compresión de polímeros en frecuencias comprendidas entre 0,01 Hz y 100 Hz. Este método es aplicable a la medición de los módulos de almacenamiento dinámico de polímeros semirrígidos en el rango de 1 MPa a 1 GPa.

Este método es especialmente adecuado para medir los módulos dinámicos y los factores de pérdida de plásticos semirrígidos con forma de prismas de ángulo recto, cilindros o tubos, y puede utilizarse fácilmente para investigar la variación de las propiedades dinámicas con la temperatura y la frecuencia en una gran parte de la región de relajación vidrio-caucho.

Durante muchos años, nuestra organización, con su personal competente y experimentado, ha comprendido las necesidades de sus clientes, brindándoles los servicios de ensayo avanzados que requieren y asistiéndolos en el establecimiento, la implementación y la mejora de sus sistemas de gestión. En este marco, también ofrecemos servicios de ensayo conforme a la norma EN ISO 6721.