EN ISO 6721 Plaster - Bestämning av dynamiska och mekaniska egenskaper

Standarden ”EN ISO 6721 Plaster - Bestämning av dynamiska mekaniska egenskaper”, utvecklad av Internationella standardiseringsorganisationen (ISO) och senare publicerad som en europeisk standard inom ramen för harmoniseringsarbetet, består av följande underavsnitt publicerade under samma titel:

• Standarden ”EN ISO 6721-1 Del 1: Allmänna principer” beskriver metoder för att bestämma de dynamiska mekaniska egenskaperna hos styva plaster i området för linjärt viskoelastiskt beteende. Denna standard specificerar definitioner och beskriver allmänna principer som omfattar alla aspekter som är gemensamma för de enskilda testmetoder som beskrivs i efterföljande avsnitt.

Olika deformationslägen kan ge resultat som inte är direkt jämförbara. Till exempel orsakar dragvibrationer en homogen spänning genom hela provets tjocklek, medan böjningsmätningar primärt påverkas av egenskaperna hos provets ytområden.

Värdena som erhållits från böjtestdata är jämförbara med värdena som erhållits från dragtestdata endast vid töjningsnivåer där spänning-töjningsförhållandet är linjärt och för prover med homogen struktur.

• Standarden ”EN ISO 6721-2 Del 2: Torsionspendelmetoden” beskriver två metoder (A och B) för att bestämma plasters linjära dynamiska mekaniska egenskaper, nämligen lagrings- och förlustkomponenterna för torsionsmodulen, som en funktion av temperaturen för små deformationer i frekvensområdet 0,1 Hz till 10 Hz.

Temperaturberoendet för dessa egenskaper, mätt över ett tillräckligt brett temperaturområde (t.ex. mellan -50 grader och +150 grader för de flesta kommersiellt tillgängliga plaster), ger information om polymerens övergångsområden (t.ex. glasövergång och smältövergång). Det ger också information om början av plastflöde.

De två beskrivna metoderna är inte tillämpliga på asymmetriska laminat (standarden EN ISO 6721-3 gäller i detta avseende). Metoderna är inte lämpliga för provning av gummi. Standarden ISO 4664-2 gäller i detta avseende.

• Standarden ”EN ISO 6721-3 Del 3: Böjvibration - Resonanskurvmetod” beskriver en böjvibrationsmetod baserad på resonanskurvor för att bestämma den komplexa böjmodulen hos homogena plaster och dämpningsegenskaperna hos laminerade plaster avsedda för ljudisolering (t.ex. system bestående av en metallplatta täckt med ett dämpande plastlager eller sandwichsystem bestående av två metallplattlager med ett mellanliggande plastlager). För många ändamål är det användbart att bestämma dessa egenskaper som en funktion av temperatur och frekvens.
• Standarden ”EN ISO 6721-4 Del 4: Dragvibration - Icke-resonant metod” beskriver en forcerad, icke-resonant metod för att bestämma dragkomplexmodulkomponenterna hos polymerer, vanligtvis vid frekvenser från 0,01 Hz till 100 Hz. Mätningar med högre frekvenser är möjliga, men betydande fel i de uppmätta dynamiska egenskaperna kommer sannolikt att uppstå. Denna metod är lämplig för att mäta dynamiska lagringsmoduler i intervallet 0,01 GPa till 5 GPa.

Även om material med moduler utanför detta intervall kan undersökas, är syftet att använda alternativa deformationslägen för högre noggrannhet.

Denna metod är särskilt lämplig för att mäta förlustfaktorer och kan därför enkelt användas för att studera variationen av dynamiska egenskaper med temperatur och frekvens över en stor del av glas-gummi-relaxationsområdet. Tillgången till data bestämda över breda intervall av både frekvens och temperatur möjliggör härledning av huvudgrafer som visar dynamiska egenskaper över ett utökat frekvensområde vid olika temperaturer, med hjälp av frekvens-temperatur-skiftningsprocedurer.

• Standarden ”EN ISO 6721-5 Del 5: Böjvibration - Icke-resonant metod” beskriver en böjningsbaserad, icke-resonant metod för att bestämma polymerers böjkomplexmodulkomponenter, vanligtvis vid frekvenser från 0,01 Hz till 100 Hz. Mätningar med högre frekvens är möjliga, men betydande fel i de uppmätta dynamiska egenskaperna är sannolika. Denna metod är lämplig för att mäta dynamiska lagringsmoduler i intervallet 10 MPa till 200 GPa.

Även om material med en modul lägre än 10 MPa kan undersökas, kan mer noggranna mätningar av deras dynamisk-mekaniska egenskaper göras med hjälp av skjuvdeformationslägen.

Denna metod är särskilt lämplig för att mäta förlustfaktorer större än 0,02 och kan därför enkelt användas för att studera variationen av dynamiska egenskaper med temperatur och frekvens över en stor del av glas-gummi-relaxationsområdet. Tillgängligheten av data bestämda över breda frekvens- och temperaturområden gör det möjligt att erhålla huvudgrafer som visar dynamiska egenskaper över ett utökat frekvensområde vid olika temperaturer med hjälp av frekvens-/temperaturförskjutningsprocedurer.

• Standarden ”EN ISO 6721-6 Del 6: Skjuvvibration - Icke-resonant metod” beskriver en forcerad, icke-resonant metod för att bestämma skjuvkomplexmodulkomponenterna hos polymerer, vanligtvis vid frekvenser från 0,01 Hz till 100 Hz. Mätningar med högre frekvenser är möjliga, men betydande fel i de uppmätta dynamiska egenskaperna kommer sannolikt att uppstå. Denna metod är lämplig för att mäta dynamiska lagringsmoduler i intervallet 0,1 MPa till 50 MPa.

Även om material med moduler större än 50 MPa kan studeras, kan mer noggranna mätningar av dynamiska skjuvegenskaper erhållas med hjälp av torsionsdeformationsmod.

Denna metod är särskilt lämplig för att mäta förlustfaktorer större än 0,02 och kan därför enkelt användas för att studera variationen av dynamiska egenskaper med temperatur och frekvens över en stor del av glas-gummi-relaxationsområdet. Tillgången till data bestämda över breda frekvens- och temperaturområden möjliggör erhållande av huvudgrafer som visar dynamiska egenskaper över ett utökat frekvensområde vid olika temperaturer, med hjälp av frekvens-/temperaturförskjutningsprocedurer.

• Standarden "EN ISO 6721-7 Del 7: Torsionsvibration - Icke-resonant metod" beskriver en torsionsbaserad, icke-resonant metod för att bestämma skjuvkomplexmodulkomponenterna hos fasta polymerer i stångform, vanligtvis vid frekvenser från 0,001 Hz till 100 Hz. Mätningar med högre frekvens kan utföras, men betydande fel i de uppmätta dynamiska egenskaperna är sannolikt att uppstå. Denna metod är lämplig för att mäta dynamiska lagringsmoduler från cirka 10 MPa, typiskt för hårda gummin, till cirka 10 GPa, vilket representerar fiberförstärkta plaster. Även om material med moduler lägre än 10 MPa kan studeras, kan mer exakta mätningar av deras dynamiska egenskaper uppnås med hjälp av enkla skjuv- eller torsionsdeformationer av tunna lager mellan parallella plattor.

Denna metod är särskilt lämplig för att mäta förlustfaktorer större än 0,02 och kan därför enkelt användas för att studera variationen av dynamiska egenskaper med temperatur och frekvens över en stor del av glas-gummi-relaxationsområdet. Tillgången till data bestämda över breda intervall av både frekvens och temperatur möjliggör härledning av huvudgrafer som visar dynamiska egenskaper över ett utökat frekvensområde vid olika temperaturer, med hjälp av frekvens-temperatur-skiftningsprocedurer.

Även om förlustfaktorer under 0,1 kan bestämmas mer exakt med hjälp av en torsionspendel, möjliggör metoden som beskrivs i denna standard täckning av ett mycket bredare och mer kontinuerligt frekvensområde.

• Standarden ”EN ISO 6721-8 Del 8: Longitudinell och transversell vibration - Vågutbredningsmetod” beskriver en ultraljudsvågutbredningsmetod för att bestämma lagringskomponenterna för den longitudinella komplexa modulen och skjuvkomplexa modulen för polymerer vid diskreta frekvenser, vanligtvis i intervallet 0,5 MHz till 5 MHz. Denna metod är lämplig för mätning av material med lagringsmoduler i intervallet 0,01 GPa till 200 GPa och förlustfaktorer under 0,1 vid ungefär 1 MHz. I material med högre förluster uppstår betydande fel i hastighetsmätningen genom vågformsförvrängning, och dessa fel kan endast minskas med hjälp av procedurer som faller utanför denna standards tillämpningsområde.

Metoden möjliggör mätningar på små prover, vanligtvis 50 mm x 20 mm x 5 mm, eller på små ytor av större prover eller plattor. Därför är det möjligt att få information om homogeniteten eller anisotropin hos modulen i ett prov.

• Standarden ”EN ISO 6721-9 Del 9: Dragvibration - Pulsutbredningsmetod” beskriver en pulsutbredningsmetod för att bestämma lagringskomponenten för den komplexa dragmodulen hos polymerer vid diskreta frekvenser, vanligtvis i intervallet 3 kHz till 10 kHz. Denna metod är lämplig för mätning av material med lagringsmodul i intervallet 0,01 GPa till 200 GPa och förlustfaktorer under 0,1 vid ungefär 10 kHz. I material med högre förluster uppstår betydande fel i hastighetsmätningen genom amplitudreduktion.

Denna metod möjliggör mätningar på tunna filmer eller tunna fibrer och långa prover, vanligtvis band på 300 mm x 5 mm x 0,1 mm eller fibrer på 300 mm x 0,1 mm (diameter). Denna metod är eventuellt inte lämplig för cellplaster, kompositplaster och flerskiktsprodukter.

• Standarden "EN ISO 6721-10 Del 10: Komplex skjuvviskositet med parallellplattoscillerande reometer" beskriver de allmänna principerna för en metod för att bestämma de dynamiska reologiska egenskaperna hos polymersmältor vid vinkelfrekvenser som vanligtvis sträcker sig från 0,01 rad·s⁻¹ till 100 rad·s⁻¹ med hjälp av en oscillerande reometer med parallellplattogeometri. Vinkelfrekvenser utanför detta område kan också användas. Denna metod används för att bestämma värdena för följande dynamiska reologiska egenskaper: komplex skjuvviskositet, dynamisk skjuvviskositet, urfaskomponent av komplex skjuvviskositet, komplex skjuvmodul, skjuvförlustmodul och skjuvlagringsmodul. Den är vanligtvis lämplig för att mäta komplexa skjuvviskositetsvärden upp till cirka 10 MPa·s.

Denna standard gäller dock inte för närvarande.

• Standarden ”EN ISO 6721-11 Del 11: Glasövergångstemperatur” omfattar användningen av dynamiska mekaniska analysmetoder i temperaturskanningsläge för att bestämma glasövergångstemperaturen hos plaster. Den erbjuder ett alternativt förfarande till användningen av differentiell svepkalorimetri för denna mätning.

Dynamisk mekanisk analys används för att bestämma variationen av lagringsmodulen, förlustmodulen och förlustfaktorn som funktion av temperatur och frekvens. Från dessa data bestäms ett värde för glasövergångstemperaturen. Många kommersiellt tillgängliga utrustningar använder denna teknik och kan i princip tillämpas på alla laddningslägen som beskrivs i ISO 6721-1-standarden.

Procedurerna minimerar fel orsakade av provets termiska fördröjning, vilken varierar beroende på vilken uppvärmningshastighet som används, genom att anta att provtemperaturen ges av den uppmätta ugnstemperaturen. Detta eliminerar behovet av direkt mätning av provtemperaturen, till exempel med ett termoelement inbäddat i provet.

• Standarden ”EN ISO 6721-12 Del 12: Kompressionsvibration - Icke-resonant metod” beskriver en icke-resonant kompressionsvibrationsmetod som vanligtvis används för att bestämma komponenterna i den komplexa kompressionsmodulen hos polymerer vid frekvenser från 0,01 Hz till 100 Hz. Denna metod är tillämplig för att mäta den dynamiska lagringsmodulen hos halvstyva polymerer i intervallet 1 MPa till 1 GPa.

Denna metod är särskilt lämplig för att mäta dynamiska moduler och förlustfaktorer hos halvstyva plaster i form av rätvinkliga prismor, cylindrar eller rör, och kan enkelt användas för att undersöka variationen av dynamiska egenskaper med temperatur och frekvens över en stor del av glas-gummi-relaxationsområdet.

I många år har vår organisation, med sin kompetenta och erfarna personal, förstått sina kunders behov, tillhandahållit de avancerade testtjänster de behöver och hjälpt dem med att etablera, implementera och förbättra ledningssystem. Inom detta ramverk tillhandahåller vi även testtjänster i enlighet med standarden EN ISO 6721.