EN ISO 6721 پلاستیک‌ها - تعیین خواص دینامیکی و مکانیکی

استاندارد «EN ISO 6721 Plastics - تعیین خواص مکانیکی دینامیکی» که توسط سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) تدوین و بعداً به عنوان یک استاندارد اروپایی در محدوده تلاش‌های هماهنگ‌سازی منتشر شد، شامل زیربخش‌های زیر است که تحت همین عنوان منتشر شده‌اند:

• استاندارد «EN ISO 6721-1 بخش 1: اصول کلی» روش‌هایی را برای تعیین خواص مکانیکی دینامیکی پلاستیک‌های صلب در ناحیه رفتار ویسکوالاستیک خطی شرح می‌دهد. این استاندارد تعاریف را مشخص کرده و اصول کلی را که شامل تمام جنبه‌های مشترک روش‌های آزمون جداگانه شرح داده شده در بخش‌های بعدی است، تشریح می‌کند.

حالت‌های مختلف تغییر شکل می‌توانند نتایجی ایجاد کنند که مستقیماً قابل مقایسه نیستند. به عنوان مثال، ارتعاش کششی باعث ایجاد تنش همگن در کل ضخامت نمونه می‌شود، در حالی که اندازه‌گیری‌های خمش در درجه اول تحت تأثیر خواص نواحی سطحی نمونه قرار می‌گیرند.

مقادیر به‌دست‌آمده از داده‌های آزمایش خمش تنها در سطوح کرنشی که رابطه تنش-کرنش خطی است و برای نمونه‌هایی با ساختار همگن، با مقادیر به‌دست‌آمده از داده‌های آزمایش کشش قابل مقایسه هستند.

• استاندارد «EN ISO 6721-2 بخش 2: روش آونگ پیچشی» دو روش (الف و ب) را برای تعیین خواص مکانیکی دینامیکی خطی پلاستیک‌ها، یعنی مؤلفه‌های ذخیره‌سازی و اتلاف مدول پیچشی، به عنوان تابعی از دما برای تغییر شکل‌های کوچک در محدوده فرکانس 0,1 هرتز تا 10 هرتز توصیف می‌کند.

وابستگی دمایی این خواص، هنگامی که در یک محدوده دمایی به اندازه کافی وسیع (مثلاً بین -50 درجه و +150 درجه برای اکثر پلاستیک‌های موجود در بازار) اندازه‌گیری شود، اطلاعاتی در مورد نواحی گذار پلیمر (مثلاً گذار شیشه‌ای و گذار مذاب) ارائه می‌دهد. همچنین اطلاعاتی در مورد شروع جریان پلاستیک ارائه می‌دهد.

دو روش شرح داده شده برای لمینت‌های نامتقارن قابل استفاده نیستند (در این مورد استاندارد EN ISO 6721-3 اعمال می‌شود). این روش‌ها برای آزمایش لاستیک‌ها مناسب نیستند. استاندارد ISO 4664-2 در این مورد اعمال می‌شود.

• استاندارد «EN ISO 6721-3 بخش 3: ارتعاش خمشی - روش منحنی رزونانس» روشی برای ارتعاش خمشی مبتنی بر منحنی‌های رزونانس را برای تعیین مدول مختلط خمشی پلاستیک‌های همگن و خواص میرایی پلاستیک‌های چندلایه طراحی شده برای عایق صوتی (به عنوان مثال، سیستم‌هایی متشکل از یک صفحه فلزی پوشیده شده با یک لایه پلاستیکی میراگر یا سیستم‌های ساندویچی متشکل از دو لایه صفحه فلزی با یک لایه پلاستیکی میانی) توصیف می‌کند. برای بسیاری از اهداف، تعیین این خواص به عنوان تابعی از دما و فرکانس مفید است.
• استاندارد «EN ISO 6721-4 بخش 4: ارتعاش کششی - روش غیر رزونانسی» یک روش اجباری و غیر رزونانسی را برای تعیین اجزای مدول پیچیده کششی پلیمرها، معمولاً در فرکانس‌های 0,01 هرتز تا 100 هرتز، توصیف می‌کند. اندازه‌گیری فرکانس‌های بالاتر امکان‌پذیر است، اما احتمالاً خطاهای قابل توجهی در خواص دینامیکی اندازه‌گیری شده رخ می‌دهد. این روش برای اندازه‌گیری مدول‌های ذخیره دینامیکی در محدوده 0,01 گیگا پاسکال تا 5 گیگا پاسکال مناسب است.

اگرچه می‌توان موادی با مدول‌های خارج از این محدوده را بررسی کرد، اما هدف استفاده از حالت‌های تغییر شکل جایگزین برای دقت بالاتر است.

این روش به ویژه برای اندازه‌گیری ضرایب اتلاف مناسب است و بنابراین می‌توان به راحتی از آن برای مطالعه تغییرات خواص دینامیکی با دما و فرکانس در بخش بزرگی از ناحیه آرامش شیشه-لاستیک استفاده کرد. در دسترس بودن داده‌های تعیین‌شده در محدوده‌های وسیعی از فرکانس و دما، امکان استخراج نمودارهای اصلی را فراهم می‌کند که خواص دینامیکی را در محدوده فرکانسی گسترده در دماهای مختلف، با استفاده از رویه‌های تغییر فرکانس-دما، نشان می‌دهند.

• استاندارد «EN ISO 6721-5 بخش 5: ارتعاش خمشی - روش غیر رزونانسی» روشی غیر رزونانسی مبتنی بر خمش را برای تعیین اجزای مدول پیچیده خمشی پلیمرها، معمولاً در فرکانس‌های 0,01 هرتز تا 100 هرتز، توصیف می‌کند. اندازه‌گیری فرکانس‌های بالاتر امکان‌پذیر است، اما احتمال خطاهای قابل توجه در خواص دینامیکی اندازه‌گیری شده وجود دارد. این روش برای اندازه‌گیری مدول‌های ذخیره دینامیکی در محدوده 10 مگاپاسکال تا 200 گیگاپاسکال مناسب است.

اگرچه موادی با مدول کمتر از 10 مگاپاسکال قابل بررسی هستند، اما اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری از خواص دینامیکی-مکانیکی آنها را می‌توان با استفاده از حالت‌های تغییر شکل برشی انجام داد.

این روش به ویژه برای اندازه‌گیری ضرایب اتلاف بزرگتر از 0,02 مناسب است و بنابراین می‌تواند به راحتی برای مطالعه تغییرات خواص دینامیکی با دما و فرکانس در بخش بزرگی از ناحیه آرامش شیشه-لاستیک مورد استفاده قرار گیرد. در دسترس بودن داده‌های تعیین‌شده در محدوده‌های وسیع فرکانس و دما، امکان دستیابی به نمودارهای اصلی را فراهم می‌کند که خواص دینامیکی را در محدوده فرکانسی گسترده در دماهای مختلف با استفاده از رویه‌های تغییر فرکانس/دما نشان می‌دهند.

• استاندارد «EN ISO 6721-6 بخش 6: ارتعاش برشی - روش غیر رزونانسی» یک روش اجباری و غیر رزونانسی را برای تعیین اجزای مدول مرکب برشی پلیمرها، معمولاً در فرکانس‌های بین 0,01 هرتز تا 100 هرتز، توصیف می‌کند. اندازه‌گیری فرکانس‌های بالاتر امکان‌پذیر است، اما احتمالاً خطاهای قابل توجهی در خواص دینامیکی اندازه‌گیری شده رخ می‌دهد. این روش برای اندازه‌گیری مدول‌های ذخیره دینامیکی در محدوده 0,1 مگاپاسکال تا 50 مگاپاسکال مناسب است.

اگرچه موادی با مدول بیشتر از ۵۰ مگاپاسکال را می‌توان مطالعه کرد، اما با استفاده از حالت تغییر شکل پیچشی، می‌توان اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری از خواص برشی دینامیکی به دست آورد.

این روش به ویژه برای اندازه‌گیری ضرایب اتلاف بزرگتر از 0,02 مناسب است و بنابراین می‌تواند به راحتی برای مطالعه تغییرات خواص دینامیکی با دما و فرکانس در بخش بزرگی از ناحیه آرامش شیشه-لاستیک مورد استفاده قرار گیرد. در دسترس بودن داده‌های تعیین‌شده در محدوده‌های وسیع فرکانس و دما، امکان دستیابی به نمودارهای اصلی را فراهم می‌کند که خواص دینامیکی را در محدوده فرکانسی گسترده در دماهای مختلف، با استفاده از رویه‌های تغییر فرکانس/دما نشان می‌دهند.

• استاندارد «EN ISO 6721-7 بخش 7: ارتعاش پیچشی - روش غیر رزونانسی» روشی غیر رزونانسی مبتنی بر پیچش را برای تعیین اجزای مدول مرکب برشی پلیمرهای جامد به شکل میله یا میلگرد، معمولاً در فرکانس‌های بین 0,001 هرتز تا 100 هرتز، توصیف می‌کند. اندازه‌گیری‌های فرکانس بالاتر را می‌توان انجام داد، اما احتمال بروز خطاهای قابل توجه در خواص دینامیکی اندازه‌گیری شده وجود دارد. این روش برای اندازه‌گیری مدول‌های ذخیره‌سازی دینامیکی از تقریباً 10 مگاپاسکال، که معمولاً برای لاستیک‌های سخت است، تا تقریباً 10 گیگاپاسکال، که نشان‌دهنده پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف است، مناسب است. اگرچه موادی با مدول کمتر از 10 مگاپاسکال را می‌توان مورد مطالعه قرار داد، اما اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر خواص دینامیکی آنها را می‌توان با استفاده از تغییر شکل‌های برشی یا پیچشی ساده لایه‌های نازک بین صفحات موازی به دست آورد.

این روش به ویژه برای اندازه‌گیری ضرایب اتلاف بزرگتر از 0,02 مناسب است و بنابراین می‌تواند به راحتی برای مطالعه تغییرات خواص دینامیکی با دما و فرکانس در بخش بزرگی از ناحیه آرامش شیشه-لاستیک مورد استفاده قرار گیرد. در دسترس بودن داده‌های تعیین‌شده در محدوده‌های وسیعی از فرکانس و دما، امکان استخراج نمودارهای اصلی را فراهم می‌کند که خواص دینامیکی را در محدوده فرکانسی گسترده در دماهای مختلف، با استفاده از رویه‌های تغییر فرکانس-دما، نشان می‌دهند.

اگرچه ضرایب تلفات کمتر از 0,1 را می‌توان با استفاده از آونگ پیچشی با دقت بیشتری تعیین کرد، روش شرح داده شده در این استاندارد امکان پوشش محدوده فرکانسی بسیار وسیع‌تر و پیوسته‌تری را فراهم می‌کند.

• استاندارد «EN ISO 6721-8 بخش 8: ارتعاش طولی و عرضی - روش انتشار موج» یک روش انتشار موج فراصوت را برای تعیین اجزای ذخیره‌سازی مدول مختلط طولی و مدول مختلط برشی پلیمرها در فرکانس‌های گسسته، معمولاً در محدوده 0,5 مگاهرتز تا 5 مگاهرتز، توصیف می‌کند. این روش برای اندازه‌گیری موادی با مدول‌های ذخیره‌سازی در محدوده 0,01 گیگا پاسکال تا 200 گیگا پاسکال و ضرایب تلفات کمتر از 0,1 در تقریباً 1 مگاهرتز مناسب است. در موادی با تلفات بالاتر، خطاهای قابل توجهی در اندازه‌گیری سرعت از طریق اعوجاج شکل موج رخ می‌دهد و این خطاها را فقط می‌توان با استفاده از رویه‌هایی که خارج از محدوده این استاندارد هستند، کاهش داد.

این روش امکان اندازه‌گیری روی نمونه‌های کوچک، معمولاً ۵۰ میلی‌متر در ۲۰ میلی‌متر در ۵ میلی‌متر، یا روی نواحی کوچک از نمونه‌های بزرگ‌تر یا صفحات را فراهم می‌کند. بنابراین، می‌توان اطلاعاتی در مورد همگنی یا ناهمسانگردی مدول در یک نمونه به دست آورد.

• استاندارد «EN ISO 6721-9 بخش 9: ارتعاش کششی - روش انتشار پالس» یک روش انتشار پالس را برای تعیین مؤلفه ذخیره‌سازی مدول کششی پیچیده پلیمرها در فرکانس‌های گسسته، معمولاً در محدوده 3 کیلوهرتز تا 10 کیلوهرتز، توصیف می‌کند. این روش برای اندازه‌گیری موادی با مدول ذخیره‌سازی در محدوده 0,01 گیگاپاسکال تا 200 گیگاپاسکال و ضرایب اتلاف کمتر از 0,1 در تقریباً 10 کیلوهرتز مناسب است. در موادی با اتلاف بالاتر، خطاهای قابل توجهی در اندازه‌گیری سرعت از طریق کاهش دامنه رخ می‌دهد.

این روش امکان اندازه‌گیری روی لایه‌های نازک یا الیاف نازک و نمونه‌های بلند، معمولاً نوارهای 300 میلی‌متر در 5 میلی‌متر در 0,1 میلی‌متر یا الیاف 300 میلی‌متر در 0,1 میلی‌متر (با قطر) را فراهم می‌کند. این روش ممکن است برای پلاستیک‌های سلولی، پلاستیک‌های کامپوزیتی و محصولات چندلایه مناسب نباشد.

• استاندارد «EN ISO 6721-10 بخش 10: ویسکوزیته برشی مختلط با استفاده از رئومتر نوسانی صفحه موازی» اصول کلی روشی را برای تعیین خواص رئولوژیکی دینامیکی مذاب‌های پلیمری در فرکانس‌های زاویه‌ای که معمولاً از 0,01 رادیان بر ثانیه تا 100 رادیان بر ثانیه متغیر است، با استفاده از یک رئومتر نوسانی با هندسه صفحه موازی شرح می‌دهد. فرکانس‌های زاویه‌ای خارج از این محدوده نیز می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. این روش برای تعیین مقادیر خواص رئولوژیکی دینامیکی زیر استفاده می‌شود: ویسکوزیته برشی مختلط، ویسکوزیته برشی دینامیکی، جزء خارج از فاز ویسکوزیته برشی مختلط، مدول برشی مختلط، مدول اتلاف برشی و مدول ذخیره برشی. این روش معمولاً برای اندازه‌گیری مقادیر ویسکوزیته برشی مختلط تا تقریباً 10 مگاپاسکال بر ثانیه مناسب است.

با این حال، این استاندارد در حال حاضر قابل اجرا نیست.

• استاندارد «EN ISO 6721-11 بخش 11: دمای گذار شیشه‌ای» استفاده از روش‌های تحلیل مکانیکی دینامیکی در حالت اسکن دما را برای تعیین دمای گذار شیشه‌ای پلاستیک‌ها پوشش می‌دهد. این استاندارد، روشی جایگزین برای استفاده از کالریمتری روبشی تفاضلی برای این اندازه‌گیری ارائه می‌دهد.

از تحلیل مکانیکی دینامیکی برای تعیین تغییرات مدول ذخیره، مدول اتلاف و ضریب اتلاف به عنوان تابعی از دما و فرکانس استفاده می‌شود. از این داده‌ها، مقداری برای دمای انتقال شیشه‌ای تعیین می‌شود. بسیاری از قطعات تجهیزات موجود در بازار از این تکنیک استفاده می‌کنند و در اصل، می‌توانند برای همه حالت‌های بارگذاری شرح داده شده در استاندارد ISO 6721-1 اعمال شوند.

این روش‌ها با فرض اینکه دمای نمونه توسط دمای کوره اندازه‌گیری شده داده می‌شود، خطاهای ناشی از تأخیر حرارتی نمونه را که بسته به نرخ گرمایش مورد استفاده متفاوت است، به حداقل می‌رسانند. این امر نیاز به اندازه‌گیری مستقیم دمای نمونه، به عنوان مثال، با یک ترموکوپل تعبیه شده در نمونه را از بین می‌برد.

• استاندارد «EN ISO 6721-12 بخش 12: ارتعاش فشاری - روش غیر رزونانسی» یک روش ارتعاش فشاری غیر رزونانسی را توصیف می‌کند که معمولاً برای تعیین اجزای مدول پیچیده فشاری پلیمرها در فرکانس‌های 0,01 هرتز تا 100 هرتز استفاده می‌شود. این روش برای اندازه‌گیری مدول‌های ذخیره دینامیکی پلیمرهای نیمه صلب در محدوده 1 مگاپاسکال تا 1 گیگاپاسکال قابل استفاده است.

این روش به ویژه برای اندازه‌گیری مدول‌های دینامیکی و ضرایب اتلاف پلاستیک‌های نیمه‌صلب به شکل منشورهای قائم‌الزاویه، استوانه‌ها یا لوله‌ها مناسب است و می‌تواند به راحتی برای بررسی تغییرات خواص دینامیکی با دما و فرکانس در بخش بزرگی از ناحیه آرامش شیشه-لاستیک مورد استفاده قرار گیرد.

سال‌هاست که سازمان ما با کادری مجرب و متخصص، نیازهای مشتریان خود را درک کرده، خدمات تست پیشرفته مورد نیاز آنها را ارائه می‌دهد و در ایجاد، پیاده‌سازی و بهبود سیستم‌های مدیریتی به آنها کمک می‌کند. در این چارچوب، ما همچنین خدمات تست را مطابق با استاندارد EN ISO 6721 ارائه می‌دهیم.