Método de teste padrão ASTM D7027-20 para avaliar a resistência a riscos de revestimentos poliméricos e plásticos usando uma máquina de arranhões instrumentada

O padrão “Método de teste padrão ASTM D7027-20 para avaliar a resistência a riscos de revestimentos poliméricos e plásticos usando uma máquina de riscos instrumentada” publicado pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) descreve um método de teste de laboratório que usa uma máquina de riscos instrumentada para produzir e medir danos na superfície sob condições controladas. Este método de teste pode caracterizar a resistência a arranhões de polímeros medindo vários parâmetros importantes do material. O processo de acionamento do desenho e coleta de dados é automatizado para evitar influências induzidas pelo usuário que possam afetar os resultados.

Para os fins desta norma, além dos termos e definições fornecidos em ASTM D883 e ASTM E456, as seguintes definições se aplicam:

O software ASV (visualização automática de riscos) é um programa de computador que automatiza a identificação de pontos de falha em testes de carga comparando critérios de falha. O software ASV determina falha quando há uma mudança contínua no contraste entre o sulco arranhado e a superfície do material não danificado. O critério de continuidade é definido como uma região igual a 2 diâmetros do comprimento da caneta de rascunho, com 90% ou mais da região excedendo o critério de contraste. O ponto de carga mais baixo no qual há um acúmulo contínuo de contraste no risco é considerado o ponto de falha. Este programa é útil para análise visual do teste e também pode ser usado para outras aplicações, como critérios de aprovação/reprovação para visibilidade de riscos.
Carga normal crítica refere-se à carga normal na qual o material falha pela primeira vez na ranhura de arranhão.
Carga normal refere-se à carga aplicada ao riscador em uma direção vertical descendente, perpendicular à superfície da amostra.
O ponto de falha é o ponto que conecta as cargas ao caminho do risco, no qual o dano à superfície é inicialmente considerado inaceitável.
O coeficiente de atrito expressa a razão entre a força tangencial e a carga normal.
A profundidade do arranhão se refere à distância vertical medida da ranhura do arranhão até a superfície intacta da amostra ou até o topo do caminho do arranhão.
Resistência a arranhões é a capacidade do material de suportar danos causados por grandes deformações, normalmente associadas à indentação por cisalhamento de saliências, que podem incluir compressão, aração e cisalhamento. A quantificação da resistência a riscos pode ser realizada medindo cargas normais críticas, profundidade e largura do risco e outras características geométricas ou visuais do risco.
A largura do arranhão é a distância horizontal entre dois picos em cada lado da ranhura do arranhão.
Arranhão é o processo de deformação da superfície (deslocamento ou remoção mecânica de material, ou ambos) causado pelo deslizamento de uma ou mais asperezas ou saliências, ou ambas, ao longo da superfície.
Força tangencial é a força que atua na interface entre a ponta do arranhão e a amostra, oposta à direção do movimento da ponta do arranhão.
O branqueamento é um fenômeno que ocorre como resultado da dispersão da luz devido à deformação da superfície causada pelo processo de arranhão, fazendo com que o caminho do arranhão se torne mais brilhante ou mais branco do que a superfície de fundo intacta.

Este método de teste usa uma máquina de arranhão automatizada para realizar testes de arranhão controlados em amostras poliméricas. São apresentados dois modos básicos de teste (modos de teste A e B).

Modo de teste A: Um arranhão é aplicado à superfície da amostra a uma velocidade de arranhão constante de 2 m/s mais/menos 50 m/s, a uma distância de 0,1 m mais/menos 0,0001 m, sob uma carga normal aumentando de 0,1 a 0,0005 N. Este modo de teste tem como objetivo determinar a carga normal crítica para falha de um sistema de material. O teste A é considerado válido se o ponto de falha ocorrer no segundo ou terceiro quadrante do comprimento do teste. Para materiais que não falham nessa faixa, a faixa de carga pode ser variada para garantir que o ponto de falha ocorra no meio do caminho do risco.
Modo de teste B: Um arranhão é aplicado à superfície da amostra a uma distância de 0,1 m mais/menos 0,0001 m, a uma velocidade de arranhão constante de 0,1 m/s mais/menos 0,0005 m/s, sob uma carga normal constante de 30 N mais/menos 0,1 N. Este modo de teste foi projetado para avaliar a resposta uniforme dependente da carga do material e determinar o coeficiente de atrito do arranhão. Se 30 N não for suficiente para causar danos à amostra, o valor de carga constante pode ser aumentado.

A superfície arranhada pode ser inspecionada visualmente ou ferramentas de avaliação podem ser usadas para examinar os danos na superfície. Para o modo de teste A, a carga normal crítica é determinada pelo ponto de critério de falha determinado para aquele teste específico. A medição da largura ou profundidade do arranhão, ou ambas, também pode ser feita para auxiliar na quantificação da resistência ao arranhão. O software ASV pode ser usado para automatizar a medição do ponto de falha para visibilidade de arranhões.

O coeficiente de atrito por arranhão pode ser calculado para caracterização do material usando os dados de força tangencial e carga normal registrados durante os testes.

Testes de arranhões são realizados em amostras para os seguintes propósitos:

Para avaliar a resistência a riscos de um material específico
Classificação da resistência relativa a riscos de diferentes materiais
Determinação do coeficiente de atrito de materiais

Como os polímeros apresentam propriedades mecânicas altamente dependentes da temperatura, o padrão de teste fornecido aqui foi desenvolvido para fornecer resultados reproduzíveis quando os usuários realizam testes em amostras do mesmo material e textura de superfície sob condições de teste semelhantes e submetidas aos mesmos procedimentos de condicionamento.

Alguns polímeros são auto-recuperáveis (recuperáveis) quando submetidos a arranhões e outras deformações físicas devido às suas propriedades viscoelásticas e de relaxamento. É importante observar a diferença entre danos causados por arranhões instantâneos (se facilmente mensuráveis) e permanentes e comparar os resultados adequadamente para garantir a repetibilidade. Considerando a profundidade do arranhão permanente, é recomendável aguardar 24 horas para a recuperação viscoelástica.

O clareamento de superfícies arranhadas é um mecanismo de dano significativo que causa muita preocupação em aplicações automotivas e outras onde a estética da superfície é importante. Esse tipo de dano é indesejável porque é visível ao olho humano. A carga normal crítica na qual esse fenômeno ocorre serve como critério para classificar o desempenho do material, especialmente de uma perspectiva estética.

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