ASTM D7027-20 Standardtestmetod för utvärdering av reptålighet hos polymerbeläggningar och plaster med hjälp av en instrumenterad repmaskin

Standarden ”ASTM D7027-20 Standardtestmetod för utvärdering av reptålighet hos polymerbeläggningar och plaster med hjälp av en instrumenterad repmaskin” publicerad av American Society for Testing and Materials (ASTM) beskriver en laboratorietestmetod som använder en instrumenterad repmaskin för att producera och mäta ytskador under kontrollerade förhållanden. Denna testmetod kan karakterisera reptåligheten hos polymerer genom att mäta flera viktiga materialparametrar. Processen att utlösa ritningen och insamling av data är automatiserad för att undvika användarinducerad påverkan som kan påverka resultaten.

I denna standard gäller, utöver de termer och definitioner som anges i ASTM D883 och ASTM E456, följande definitioner:

• ASV (automatisk scratchvisualisering) är ett datorprogram som automatiserar identifieringen av felpunkter i belastningstester genom att jämföra felkriterier. ASV-programvara fastställer fel när det sker en kontinuerlig förändring i kontrasten mellan repspåret och den oskadade materialytan. Kontinuitetskriteriet definieras som ett område lika med 2 diametrar av skrappennan i längd, där 90 procent eller mer av området överskrider kontrastkriteriet. Den lägsta belastningspunkten där det sker en kontinuerlig kontrastansamling på repan betraktas som brottpunkten. Detta program är användbart för visuell analys av testet och kan även användas för andra tillämpningar, såsom godkänd-icke-godkänd-kriterier för synlighet vid teststart.
• Kritisk normalbelastning avser den normalbelastning vid vilken materialet först brister i repspåret.
• Normal belastning avser den belastning som appliceras på ritningsverktyget i en vertikal nedåtgående riktning, vinkelrätt mot provets yta.
• Brottpunkten är den punkt som förbinder lasterna med repbanan där ytskador initialt anses vara oacceptabla.
• Friktionskoefficienten uttrycker förhållandet mellan tangentiell kraft och normalbelastning.
• Repdjup avser det vertikala avståndet mätt från repspårets spår till den intakta provytan eller repbanan.
• Reptålighet är materialets förmåga att motstå skador som uppstår med den stora deformation som vanligtvis är förknippad med skjuvningsintryckning av utskjutande delar, vilket kan inkludera kompression, plöjning och skärning. Kvantifiering av reptålighet kan åstadkommas genom att mäta kritiska normalbelastningar, repdjup, repbredd och andra geometriska eller visuella egenskaper hos repan.
• Skrapbredden är det horisontella avståndet mellan två toppar på vardera sidan om skrapspåret.
• Repning är processen med ytdeformation (förskjutning eller mekanisk borttagning av material, eller båda) orsakad av att en eller flera skrovligheter eller utskjutande delar, eller båda, glider längs ytan.
• Tangentiell kraft är den kraft som verkar vid gränssnittet mellan skrapspetsen och provet i motsatt riktning mot skrapspetsens rörelseriktning.
• Vitning är ett fenomen som uppstår till följd av ljusspridning på grund av ytdeformation som ett resultat av repningsprocessen, vilket gör att repbanan blir ljusare eller vitare än den intakta bakgrundsytan.

Denna testmetod använder en automatiserad skrapmaskin för att utföra kontrollerade skraptester på polymerprover. Två grundläggande testlägen (testläge A och B) presenteras.

• Testläge A: En repa appliceras på provytan med en konstant rephastighet på 2 m/s plus/minus 50 m/s, på ett avstånd av 0,1 m plus/minus 0,0001 m, under en normalbelastning som ökar från 0,1 till 0,0005 N. Detta testläge syftar till att bestämma den kritiska normalbelastningen för brott för ett materialsystem. Test A anses giltigt om felpunkten inträffar i den andra eller tredje kvadranten av testlängden. För material som inte brister inom detta område kan belastningsområdet varieras för att säkerställa att brottpunkten inträffar mitt i repbanan.
• Testläge B: En repa appliceras på provytan på ett avstånd av 0,1 m plus/minus 0,0001 m, med en konstant rephastighet på 0,1 m/s plus/minus 0,0005 m/s, under en konstant normalbelastning på 30 N plus/minus 0,1 N. Detta testläge är utformat för att utvärdera materialets lastberoende, enhetliga respons och för att bestämma repfriktionskoefficienten. Om 30 N inte är tillräckligt för att skada provet kan det konstanta belastningsvärdet ökas.

Den repade ytan kan inspekteras visuellt eller så kan bedömningsverktyg användas för att undersöka ytskador. För testläge A bestäms den kritiska normalbelastningen av den brottkriteriumpunkt som bestämts för det specifika testet. Mätning av repbredd eller -djup, eller båda, kan också göras för att kvantifiera repmotståndet. ASV-programvara kan användas för att automatisera mätning av felpunkten för repsynlighet.

Repfriktionskoefficienten kan beräknas för materialkarakterisering med hjälp av tangentiella kraft- och normalbelastningsdata som registrerats under testerna.

Skraptester utförs på prover för följande ändamål:

• För att utvärdera reptåligheten hos ett visst material
• Rangordning av den relativa reptåligheten hos olika material
• Bestämning av materials repfriktionskoefficient

Eftersom polymerer uppvisar mekaniska egenskaper som är starkt temperaturberoende, är teststandarden som tillhandahålls här utformad för att ge reproducerbara resultat när användare utför tester på prover av samma material och ytstruktur under liknande testförhållanden och utsätts för samma konditioneringsprocedurer.

Vissa polymerer är självläkande (återhämtningsbara) när de utsätts för repor och andra fysiska deformationer på grund av deras viskoelastiska egenskaper och relaxationsegenskaper. Det är viktigt att notera skillnaden mellan omedelbar (om än lätt mätbar) och permanent repskada och jämföra resultaten därefter för att säkerställa repeterbarhet. Med tanke på djupet av den permanenta repan rekommenderas det att låta den viskoelastiska återhämtningen gå i 24 timmar.

Vitgörande av repiga ytor är en betydande skademekanism som orsakar stor oro inom fordonsindustrin och andra tillämpningar där ytestetik är viktig. Denna typ av skada är oönskad eftersom den är synlig för det mänskliga ögat. Den kritiska normalbelastningen vid vilken detta fenomen uppstår fungerar som ett kriterium för att rangordna materialprestanda, särskilt ur ett estetiskt perspektiv.

Vår organisation, som i åratal har försökt stödja företag från alla sektorer med ett brett utbud av test-, mät-, analys- och utvärderingsstudier, har en stark personalstyrka som noggrant följer utvecklingen i världen inom vetenskap och teknik och ständigt förbättrar sig. I detta sammanhang tillhandahålls även testtjänster till företag i enlighet med standarden ”ASTM D7027-20 Standardtestmetod för utvärdering av reptåligheten hos polymerbeläggningar och plaster med hjälp av en instrumenterad repmaskin”.