ISO 294 Tworzywa sztuczne – Formowanie wtryskowe próbek do badań z materiałów termoplastycznych

Wiele czynników w procesie formowania wtryskowego wpływa na właściwości formowanych próbek testowych, a tym samym na wartości pomiarowe uzyskiwane podczas ich stosowania w metodzie badawczej. Właściwości mechaniczne takich próbek są w dużym stopniu zależne od warunków procesu formowania stosowanych do ich przygotowania. Precyzyjne zdefiniowanie każdego kluczowego parametru procesu formowania jest fundamentalnym warunkiem zapewnienia powtarzalnych i porównywalnych warunków pracy. Podczas definiowania warunków formowania ważne jest uwzględnienie potencjalnego wpływu tych warunków na określane właściwości.

Tworzywa termoplastyczne różnią się morfologią krystaliczności (w przypadku polimerów krystalicznych i półkrystalicznych), morfologią faz (w przypadku termoplastów heterogenicznych) oraz orientacją molekularną ze względu na anizotropowe wypełniacze, takie jak krótkie włókna. Naprężenia resztkowe (zamrożone) w uformowanych próbkach oraz degradacja termiczna polimeru podczas formowania również wpływają na właściwości. Każdy z tych czynników musi być kontrolowany, aby zminimalizować zmienność wartości liczbowych mierzonych właściwości. Wszystkie opisane formy ISO są zaprojektowane do montażu w istniejących urządzeniach do formowania wtryskowego i wyposażone w wymienne płyty zaślepiające.

Norma „ISO 294 Tworzywa sztuczne – Formowanie wtryskowe próbek do badań z tworzyw termoplastycznych”, opracowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO), składa się z następujących podrozdziałów opublikowanych pod tym samym tytułem:

• Norma ISO 294-1, część 1: Zasady ogólne i formowanie próbek wielozadaniowych i prętowych, opisuje ogólne zasady, których należy przestrzegać przy formowaniu wtryskowym próbek do badań tworzyw termoplastycznych. Norma ta szczegółowo opisuje również konstrukcje form do przygotowywania dwóch rodzajów próbek (typów A1 i B1, zgodnie z normą ISO 20753) do wykorzystania w celu uzyskania danych odniesienia i stanowi podstawę do ustalenia powtarzalnych warunków formowania.

Celem niniejszej normy jest zapewnienie spójnego opisu kluczowych parametrów procesu formowania oraz ustanowienie jednolitej praktyki raportowania warunków formowania. Szczegółowe warunki wymagane do powtarzalnego przygotowania próbek do badań różnią się w zależności od użytego materiału i mogą być określone w normie dla danego materiału lub uzgodnione przez strony zaangażowane w proces. Badania międzylaboratoryjne z zastosowaniem akrylonitrylu/butadienu/styrenu (ABS), styrenu/butadienu (SB) oraz poli(metakrylanu metylu) (PMMA) wykazały, że konstrukcja formy jest istotnym czynnikiem wpływającym na powtarzalność przygotowania próbek do badań.

• Norma „ISO 294-2 Część 2: Małe pręty rozciągane” opisuje formę czterogniazdową typu C ISO do formowania wtryskowego małych prętów rozciąganych (typ próbki testowej CW11 w normie ISO 20753) o wymiarach co najmniej 60 mm x 10 mm x 3 mm.
• Norma „ISO 294-3 Część 3: Małe płyty” definiuje dwie formy dwugniazdowe (formy ISO typu D1 i D2) do formowania wtryskowego małych płyt o wymiarach 60 mm x 60 mm i grubości 1 mm (typ D1) lub 2 mm (typ D2). Formy te mogą być wykorzystywane w różnych testach. Na formach można również zamontować dodatkowe komponenty w celu zbadania wpływu linii łączenia na właściwości mechaniczne.
• Norma „ISO 294-4 Część 4: Oznaczanie skurczu formy” opisuje metodę określania skurczu formującego i skurczu po formowaniu wtryskowym termoplastycznych próbek badawczych w kierunkach równoległych i prostopadłych do kierunku płynięcia stopu. Informacje na temat określania skurczu termoutwardzalnego znajdują się w normie ISO 2577.

Skurcz formowania zdefiniowany w niniejszej normie nie uwzględnia wpływu absorpcji wilgoci. Jest on wliczany do skurczu po formowaniu, a zatem do skurczu całkowitego. W przypadkach, gdy skurcz po formowaniu jest spowodowany wyłącznie absorpcją wilgoci, stosuje się normę ISO 175. Skurcz formowania zdefiniowany w niniejszej normie oznacza skurcz swobodny wynikający z nieograniczonego odkształcenia płyt chłodzących podczas okresu utrzymywania formy w formie. Dlatego jest on uważany za maksymalną wartość skurczu ograniczonego.

• Norma „ISO 294-5 Część 5: Przygotowanie próbek wzorcowych do badania anizotropii” opisuje formę (zwaną formą ISO typu F) do formowania wtryskowego płyt o preferowanych wymiarach 80 mm x 120 mm, minimalnych wymiarach 80 mm x co najmniej 90 mm i preferowanej grubości 2 mm do zbierania danych jedno- i wielopunktowych.

Stwierdzono, że zapewnia ona maksymalne właściwości anizotropowe przy jedynie niewielkiej wrażliwości na prędkość wtrysku. W miarę możliwości, zaleca się stosowanie formy dwugniazdowej. W przypadku projektowania elementów z tworzyw sztucznych, zapewnia to górne i dolne granice wytrzymałości na rozciąganie. Dopasowanie grubości płyty do określonej grubości elementu nie jest odpowiednim kryterium ze względu na wpływ szybkości napełniania formy i geometrii elementu na anizotropię. Badanie anizotropii materiałów jest specjalistyczną procedurą mającą na celu ukierunkowanie projektowania form do zastosowań końcowych i nie jest narzędziem kontroli jakości.

Podczas formowania wtryskowego materiałów termoplastycznych przepływ stopionego polimeru może wpływać na orientację wypełniaczy, takich jak włókno szklane lub łańcuchy polimerowe, co skutkuje zachowaniem anizotropowym.

Na potrzeby niniejszej normy kierunek przepływu definiuje się jako kierunek od otworu formy do najdalszego końca wnęki formy, a kierunek poprzeczny jako kierunek prostopadły do ​​kierunku przepływu. Forma typu F nie jest przeznaczona do zastępowania formy typu D, używanej do określania skurczu formowania tworzyw termoplastycznych.

Norma ISO 294 jest ważna z następujących powodów:

• Standaryzacja próbek do badań: Norma ta określa warunki formowania, wymiary i konstrukcję próbek używanych do badań właściwości mechanicznych i fizycznych (takich jak wytrzymałość na rozciąganie i udarność). Eliminuje to odchylenia wynikające z procesu przygotowania próbek, które mogłyby zafałszować wyniki badań.
• Powtarzalność wyników: Norma ta standaryzuje sposób wytwarzania próbek testowych, zapewniając, że ten sam materiał zachowuje się podobnie w testach przeprowadzanych w różnych laboratoriach na całym świecie. Ma to kluczowe znaczenie dla kontroli jakości, certyfikacji i porównywania materiałów.
• Wsparcie w charakteryzowaniu materiałów: Producenci i badacze wykorzystują tę normę do przygotowywania próbek do oceny materiałów w jednolitych warunkach. Jest to szczególnie istotne w pracach badawczo-rozwojowych, gdzie porównanie różnych polimerów w tych samych warunkach jest kluczowe.
• Zgodność z przepisami i certyfikacją: Wiele branż (motoryzacyjna, lotnicza, medyczna) wymaga testowania materiałów zgodnie z normami ISO, aby spełniały one wymogi bezpieczeństwa i wydajności.
• Ułatwia handel globalny: Norma ta przyczynia się do międzynarodowej harmonizacji, umożliwiając producentom i klientom transgranicznym zaufanie wynikom badań materiałów bez konieczności powtarzania badań.

Nasza organizacja, która od lat wspiera przedsiębiorstwa z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowania, pomiarów, analiz i ewaluacji, może pochwalić się silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia w dziedzinie nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą „ISO 294 Tworzywa sztuczne – Formowanie wtryskowe próbek testowych z tworzyw termoplastycznych”.