Štandardná skúšobná metóda ASTM D7027-20 na hodnotenie odolnosti polymérnych náterov a plastov proti poškriabaniu pomocou prístrojového vrypovacieho stroja

Norma „ASTM D7027-20 Štandardná testovacia metóda na hodnotenie odolnosti polymérnych náterov a plastov proti poškriabaniu s použitím prístrojového vrypákového stroja“ vydaná Americkou spoločnosťou pre testovanie a materiály (ASTM) opisuje laboratórnu testovaciu metódu, ktorá využíva prístrojový vrypový stroj na vytváranie a meranie poškodenia povrchu za kontrolovaných podmienok. Táto testovacia metóda dokáže charakterizovať odolnosť polymérov voči poškriabaniu meraním niekoľkých dôležitých materiálových parametrov. Proces spúšťania kreslenia a zhromažďovania údajov je automatizovaný, aby sa predišlo vplyvom zo strany používateľa, ktoré by mohli ovplyvniť výsledky.

Na účely tejto normy sa okrem pojmov a definícií uvedených v normách ASTM D883 a ASTM E456 uplatňujú aj tieto definície:

• Softvér ASV (automatická vizualizácia škrabancov) je počítačový program, ktorý automatizuje identifikáciu bodov zlyhania v záťažových testoch porovnaním kritérií zlyhania. Softvér ASV určuje poruchu, keď dochádza k nepretržitej zmene kontrastu medzi škrabanou drážkou a nepoškodeným povrchom materiálu. Kritérium kontinuity je definované ako oblasť s dĺžkou rovnajúcou sa dvom priemerom rycieho pera, pričom 2 percent alebo viac tejto oblasti presahuje kritérium kontrastu. Bod najnižšieho zaťaženia, pri ktorom dochádza k nepretržitej akumulácii kontrastu na škrabanci, sa považuje za bod zlyhania. Tento program je užitočný na vizuálnu analýzu testu a možno ho použiť aj na iné aplikácie, ako napríklad na stanovenie kritérií úspešnosti/neúspechu pre viditeľnosť škrabancov.
• Kritické normálové zaťaženie sa vzťahuje na normálové zaťaženie, pri ktorom sa materiál prvýkrát zrúti v drážke poškriabaného materiálu.
• Normálne zaťaženie sa vzťahuje na zaťaženie pôsobiace na rysovaciu lištu vo vertikálnom smere nadol, kolmo na povrch vzorky.
• Bodom poruchy je bod spájajúci zaťaženie s dráhou škrabania, v ktorom sa poškodenie povrchu spočiatku považuje za neprijateľné.
• Koeficient trenia vyjadruje pomer tangenciálnej sily k normálovému zaťaženiu.
• Hĺbka škrabanca sa vzťahuje na vertikálnu vzdialenosť meranú od drážky škrabanca k neporušenému povrchu vzorky alebo k vrcholom dráhy škrabanca.
• Odolnosť voči poškriabaniu je schopnosť materiálu odolávať poškodeniu, ktoré prichádza s veľkou deformáciou, ktorá je typicky spojená so šmykovým vtlačením výčnelkov, čo môže zahŕňať kompresiu, orbu a strih. Kvantifikáciu odolnosti voči poškriabaniu je možné dosiahnuť meraním kritického normálneho zaťaženia, hĺbky škrabanca, šírky škrabanca a iných geometrických alebo vizuálnych charakteristík škrabanca.
• Šírka škrabanca je horizontálna vzdialenosť medzi dvoma vrcholmi na oboch stranách drážky škrabanca.
• Škrabanie je proces deformácie povrchu (posunutie alebo mechanické odstránenie materiálu, alebo oboje) spôsobený kĺzaním jednej alebo viacerých nerovností alebo výčnelkov, alebo oboch, po povrchu.
• Tangenciálna sila je sila pôsobiaca na rozhraní medzi škrabacím hrotom a vzorkou opačne k smeru pohybu škrabacieho hrotu.
• Bielenie je jav, ktorý sa vyskytuje v dôsledku rozptylu svetla v dôsledku deformácie povrchu v dôsledku procesu škrabania, čo spôsobuje, že dráha škrabania sa stáva jasnejšou alebo belšou ako neporušený povrch pozadia.

Táto testovacia metóda využíva automatizovaný stroj na vrypovanie na vykonávanie kontrolovaných testov vrypovaním na polymérnych vzorkách. Sú prezentované dva základné testovacie režimy (testovacie režimy A a B).

• Testovací režim A: Na povrch vzorky sa aplikuje škrabanec konštantnou rýchlosťou vrypu 2 m/s plus/mínus 50 m/s, vo vzdialenosti 0,1 m plus/mínus 0,0001 m, pri normálovom zaťažení zvyšujúcom sa od 0,1 do 0,0005 N. Cieľom tohto testovacieho režimu je určiť kritické normálové zaťaženie pre porušenie materiálového systému. Skúška A sa považuje za platnú, ak sa bod poruchy nachádza v druhom alebo treťom kvadrante dĺžky testu. Pre materiály, ktoré v tomto rozsahu nezlyhávajú, sa môže rozsah zaťaženia meniť tak, aby sa zabezpečilo, že bod zlomu sa nachádza v strede dráhy škrabania.
• Testovací režim B: Na povrch vzorky sa nanesie škrabanec vo vzdialenosti 0,1 m plus/mínus 0,0001 m, pri konštantnej rýchlosti škrabania 0,1 m/s plus/mínus 0,0005 m/s, pri konštantnom normálovom zaťažení 30 N plus/mínus 0,1 N. Tento testovací režim je určený na vyhodnotenie rovnomernej odozvy materiálu v závislosti od zaťaženia a na určenie koeficientu trenia škrabancom. Ak 30 N nestačí na poškodenie vzorky, je možné zvýšiť konštantnú hodnotu zaťaženia.

Poškriabaný povrch je možné vizuálne skontrolovať alebo na preskúmanie poškodenia povrchu je možné použiť hodnotiace nástroje. Pre skúšobný režim A je kritické normálové zaťaženie určené bodom kritéria poruchy určeným pre daný test. Na pomoc pri kvantifikácii odolnosti voči poškriabaniu sa môže použiť aj meranie šírky alebo hĺbky škrabanca, alebo oboch. Softvér ASV sa dá použiť na automatizáciu merania bodu poruchy pre viditeľnosť škrabancov.

Koeficient trenia vrypom sa dá vypočítať pre charakterizáciu materiálu pomocou údajov o tangenciálnej sile a normálovom zaťažení zaznamenaných počas testov.

Skúšky poškriabaním sa vykonávajú na vzorkách na nasledujúce účely:

• Vyhodnotenie odolnosti konkrétneho materiálu voči poškriabaniu
• Poradie relatívnej odolnosti rôznych materiálov voči poškriabaniu
• Stanovenie koeficientu trenia škrabancov materiálov

Keďže polyméry vykazujú mechanické vlastnosti, ktoré sú vysoko závislé od teploty, testovacia norma uvedená v tomto dokumente je navrhnutá tak, aby poskytovala reprodukovateľné výsledky, keď používatelia vykonávajú testy na vzorkách rovnakého materiálu a povrchovej textúry za podobných testovacích podmienok a sú podrobené rovnakým kondicionačným postupom.

Niektoré polyméry sú vďaka svojim viskoelastickým a relaxačným vlastnostiam samoopraviteľné (obnoviteľné) po poškriabaní a iných fyzikálnych deformáciách. Je dôležité si všimnúť rozdiel medzi okamžitým (ak je ľahko merateľný) a trvalým poškodením poškriabaním a podľa toho porovnať výsledky, aby sa zabezpečila opakovateľnosť. Vzhľadom na hĺbku trvalého škrabanca sa odporúča nechať 24 hodín na viskoelastické zotavenie.

Bielenie poškriabaného povrchu je významný mechanizmus poškodenia, ktorý spôsobuje veľké obavy v automobilovom priemysle a iných aplikáciách, kde je dôležitá estetika povrchu. Tento typ poškodenia je nežiaduci, pretože je viditeľný ľudským okom. Kritické normálové zaťaženie, pri ktorom k tomuto javu dochádza, slúži ako kritérium pre hodnotenie výkonnosti materiálu, najmä z estetického hľadiska.

Naša organizácia, ktorá sa už roky snaží podporovať podniky zo všetkých sektorov širokou škálou testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich štúdií, má silný personál, ktorý pozorne sleduje svetový vývoj v oblasti vedy a techniky a neustále sa zlepšuje. V tejto súvislosti sa podnikom poskytujú aj testovacie služby v súlade s normou „ASTM D7027-20 Štandardná testovacia metóda na hodnotenie odolnosti polymérnych náterov a plastov proti poškriabaniu s použitím prístrojového vrypovacieho stroja“.