ASTM D1505-10 Standardowa metoda badania gęstości tworzyw sztucznych metodą gradientu gęstości

Norma „ASTM D1505-10 Standardowa metoda badania gęstości tworzyw sztucznych metodą gradientu gęstości” opublikowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę badania służącą do określania gęstości stałych tworzyw sztucznych. Ta metoda badania opiera się na obserwacji poziomu, na którym badana próbka opada w słupie cieczy, który wykazuje gradient gęstości w porównaniu ze znanymi wzorcami gęstości. Niniejsza metoda badawcza jest równoważna z „ISO 1183-2 Tworzywa sztuczne – Metody określania gęstości niekomórkowych tworzyw sztucznych – Część 2: Metoda kolumnowa z gradientem gęstości” opracowaną przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO). Niniejsza norma ISO definiuje również metodę kolumny gradientowej do określania gęstości niekomórkowych formowanych lub wytłaczanych tworzyw sztucznych lub granulek w postaci pozbawionej pustych przestrzeni. Kolumny z gradientem gęstości to kolumny zawierające mieszaninę dwóch cieczy, gęstość w kolumnie rośnie płynnie od góry do dołu.

Zgodnie z normą ASTM D1505-10 gęstość substancji stałej jest łatwo mierzalną właściwością, często przydatną do śledzenia zmian fizycznych w próbce, wykazywania i identyfikowania jednorodności pomiędzy próbkami. Opisana metoda testowa ma na celu uzyskanie wyników z dokładnością lepszą niż 0,05 procent. Jeżeli wymagana jest dokładność 0,05 procent lub większa, rurkę gradientową należy skonfigurować w taki sposób, aby odległości pionowe wynoszące 1 mm odpowiadały różnicom gęstości nie większym niż 0,0001 g/cm3. Czułość kolumny wynosi wówczas 0,0001 g/cm3 mm. Jeżeli wymagana jest mniejsza czułość, rurkę gradientową należy skonfigurować odpowiednio do wymaganej czułości.

Sprzęt używany w tych testach obejmuje:

• Rurka do pomiaru gradientu gęstości: Odpowiedni pojemnik z podziałką i korkiem ze szlifowanego szkła.
• Kąpiel o stałej temperaturze: Jest to sposób kontrolowania temperatury cieczy w rurce na poziomie 23 stopni plus 7 minus 1 stopień. Termostatyczny płaszcz wodny wokół rury jest zadowalającą i wygodną metodą osiągnięcia tego celu.
• Pływaki szklane: Seria skalibrowanych pływaków szklanych obejmujących badany zakres gęstości i rozmieszczonych w przybliżeniu równomiernie w całym tym zakresie.
• Piknometr: Jest to sprzęt służący do określania gęstości standardowych boi.
• Ciecze odpowiednie do przygotowania gradientu gęstości: Szczegóły dotyczące tych cieczy podano w tabeli podanej w normie. Bardzo ważne jest, aby żadna z cieczy znajdujących się w probówce nie wywołała działania rozpuszczalnikowego lub chemicznego na badane próbki podczas ich zanurzania.
• Areometry: Szereg odpowiednich areometrów obejmujących zakres mierzonych gęstości. Areometry te muszą mieć wskaźnik gęstości 0,001.
• Waga analityczna: posiada dokładność 0,0001 g lub lepszą.
• Układ syfonu lub pipety do napełniania rurki gradientowej: To urządzenie powinno być zaprojektowane w taki sposób, aby można było regulować natężenie przepływu cieczy do 10 6 5 ml/minutę.

Próbka do badania musi składać się z kawałka badanego materiału. Kawałek powinien zostać przycięty do dowolnego dogodnego kształtu w celu łatwej identyfikacji, ale powinien mieć wymiary umożliwiające najdokładniejszy pomiar położenia środka objętości zawieszonej próbki. Podczas cięcia próbek należy zachować ostrożność, aby uniknąć zmiany gęstości w wyniku naprężenia ściskającego. Na pozycje równowagi próbek folii w zakresie grubości od 0,025 do 0,051 mm może wpływać napięcie międzyfazowe. Jeżeli podejrzewa się taki efekt, należy zbadać folie o grubości nie mniejszej niż 0,127 mm. Próbka musi być wolna od zanieczyszczeń i pustych przestrzeni oraz nie może mieć pustych przestrzeni ani cech powierzchni, które mogłyby spowodować uwięzienie pęcherzyków.

Pływaki szklane przygotowuje się dowolną odpowiednią metodą tak, aby były całkowicie wyżarzone, miały w przybliżeniu kulisty kształt, miały maksymalną średnicę mniejszą niż jedna czwarta wewnętrznej średnicy kolumny i nie kolidowały z próbkami do badań. Roztwór (400 do 600 ml) cieczy do użycia w rurce gradientowej przygotowuje się tak, aby gęstość roztworu była w przybliżeniu równa najniższej pożądanej gęstości. Gdy pływaki mają temperaturę pokojową, są powoli uwalniane do roztworu. Boje, które toną zbyt wolno, są zatrzymywane, a te, które toną zbyt szybko, są odrzucane lub zapisywane do innej tuby. Jeśli jest to konieczne dla uzyskania odpowiedniego odstępu, wybrane pływaki są mielone do pożądanej gęstości poprzez pocieranie główki pływaka o szklaną płytkę, na którą została naniesiona cienka zawiesina węglika krzemu o uziarnieniu 400 lub 500 mesh lub innego odpowiedniego ścierniwa. Postęp należy monitorować poprzez okresowe wrzucanie pływaka do roztworu testowego i odnotowywanie zmiany szybkości tonięcia.

Próbki do badań, których zmiana gęstości podczas kondycjonowania jest większa niż dokładność wymagana do określenia gęstości, należy przed badaniem kondycjonować zgodnie z metodą wymienioną w obowiązującej specyfikacji materiałowej ASTM.

Gęstość próbek można wyznaczyć graficznie lub poprzez obliczenie na podstawie poziomów zapadnięcia się próbek, jedną z metod podanych w normie.

Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen, które świadczy dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, nasza organizacja, dzięki przeszkolonemu i fachowemu personelowi oraz zaawansowanemu sprzętowi technologicznemu, świadczy również usługi testowania określone w normie „ASTM D1505-10 Standardowa metoda testowa dla gęstość tworzyw sztucznych metodą gradientu gęstości”.