Tiêu chuẩn EN ISO 6721 Nhựa - Xác định các tính chất động và cơ học

Tiêu chuẩn “EN ISO 6721 Nhựa - Xác định các tính chất cơ học động”, được phát triển bởi Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) và sau đó được công bố như một tiêu chuẩn châu Âu trong khuôn khổ các nỗ lực hài hòa hóa, bao gồm các tiểu mục sau được công bố dưới cùng một tiêu đề:

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-1 Phần 1: Nguyên tắc chung” mô tả các phương pháp xác định các tính chất cơ học động của nhựa cứng trong vùng hành vi đàn hồi nhớ tuyến tính. Tiêu chuẩn này quy định các định nghĩa và nêu rõ các nguyên tắc chung bao gồm tất cả các khía cạnh chung cho các phương pháp thử nghiệm riêng lẻ được mô tả trong các phần tiếp theo.

Các chế độ biến dạng khác nhau có thể tạo ra kết quả không thể so sánh trực tiếp. Ví dụ, rung động kéo gây ra ứng suất đồng nhất trên toàn bộ chiều dày của mẫu, trong khi các phép đo uốn chủ yếu bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của vùng bề mặt mẫu.

Các giá trị thu được từ dữ liệu thử nghiệm uốn chỉ tương đương với các giá trị thu được từ dữ liệu thử nghiệm kéo ở các mức biến dạng mà mối quan hệ ứng suất-biến dạng là tuyến tính và đối với các mẫu có cấu trúc đồng nhất.

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-2 Phần 2: Phương pháp con lắc xoắn” mô tả hai phương pháp (A và B) để xác định các tính chất cơ học động tuyến tính của chất dẻo, cụ thể là các thành phần lưu trữ và tổn thất của mô đun xoắn, như một hàm của nhiệt độ đối với các biến dạng nhỏ trong dải tần số từ 0,1 Hz đến 10 Hz.

Sự phụ thuộc của các tính chất này vào nhiệt độ, khi được đo trên một phạm vi nhiệt độ đủ rộng (ví dụ: từ -50 độ đến +150 độ đối với hầu hết các loại nhựa thương mại), cung cấp thông tin về các vùng chuyển tiếp của polyme (ví dụ: chuyển tiếp thủy tinh và chuyển tiếp nóng chảy). Nó cũng cung cấp thông tin về sự bắt đầu của quá trình chảy dẻo.

Hai phương pháp được mô tả không áp dụng được cho các tấm nhiều lớp bất đối xứng (tiêu chuẩn EN ISO 6721-3 áp dụng trong trường hợp này). Các phương pháp này không phù hợp để thử nghiệm cao su. Tiêu chuẩn ISO 4664-2 áp dụng trong trường hợp này.

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-3 Phần 3: Dao động uốn - Phương pháp đường cong cộng hưởng” mô tả phương pháp dao động uốn dựa trên đường cong cộng hưởng để xác định mô đun phức hợp uốn của nhựa đồng nhất và các đặc tính giảm chấn của nhựa nhiều lớp được thiết kế để cách âm (ví dụ: hệ thống gồm một tấm kim loại được phủ một lớp nhựa giảm chấn hoặc hệ thống dạng sandwich gồm hai lớp tấm kim loại với một lớp nhựa ở giữa). Đối với nhiều mục đích, việc xác định các đặc tính này theo nhiệt độ và tần số là rất hữu ích.
• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-4 Phần 4: Dao động kéo - Phương pháp không cộng hưởng” mô tả một phương pháp cưỡng bức, không cộng hưởng để xác định các thành phần mô đun phức hợp kéo của polyme, thường ở tần số từ 0,01 Hz đến 100 Hz. Có thể đo ở tần số cao hơn, nhưng có khả năng xảy ra sai số đáng kể trong các tính chất động được đo. Phương pháp này thích hợp để đo mô đun lưu trữ động trong phạm vi từ 0,01 GPa đến 5 GPa.

Mặc dù có thể nghiên cứu các vật liệu có mô đun nằm ngoài phạm vi này, mục tiêu là sử dụng các chế độ biến dạng thay thế để đạt độ chính xác cao hơn.

Phương pháp này đặc biệt thích hợp để đo các hệ số tổn hao và do đó có thể dễ dàng được sử dụng để nghiên cứu sự biến đổi của các tính chất động theo nhiệt độ và tần số trên một phần lớn vùng giãn nở của vật liệu thủy tinh-cao su. Việc có sẵn dữ liệu được xác định trên phạm vi rộng cả về tần số và nhiệt độ cho phép tạo ra các đồ thị tổng quát thể hiện các tính chất động trên một dải tần số mở rộng ở các nhiệt độ khác nhau, bằng cách sử dụng các quy trình dịch chuyển tần số-nhiệt độ.

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-5 Phần 5: Dao động uốn - Phương pháp không cộng hưởng” mô tả một phương pháp không cộng hưởng dựa trên uốn để xác định các thành phần mô đun phức hợp uốn của polyme, thường ở tần số từ 0,01 Hz đến 100 Hz. Có thể đo ở tần số cao hơn, nhưng có khả năng xảy ra sai số đáng kể trong các tính chất động được đo. Phương pháp này thích hợp để đo mô đun lưu trữ động trong phạm vi từ 10 MPa đến 200 GPa.

Mặc dù có thể nghiên cứu các vật liệu có mô đun đàn hồi thấp hơn 10 MPa, nhưng việc đo đạc chính xác hơn các đặc tính cơ học động của chúng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các chế độ biến dạng cắt.

Phương pháp này đặc biệt thích hợp để đo các hệ số tổn hao lớn hơn 0,02 và do đó có thể được sử dụng thuận tiện để nghiên cứu sự biến đổi của các tính chất động theo nhiệt độ và tần số trên một phần lớn vùng giãn nở của vật liệu thủy tinh-cao su. Việc có sẵn dữ liệu được xác định trên phạm vi tần số và nhiệt độ rộng cho phép thu được các đồ thị tổng quát thể hiện các tính chất động trên một phạm vi tần số mở rộng ở các nhiệt độ khác nhau bằng cách sử dụng các quy trình dịch chuyển tần số/nhiệt độ.

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-6 Phần 6: Dao động cắt - Phương pháp không cộng hưởng” mô tả một phương pháp cưỡng bức, không cộng hưởng để xác định các thành phần mô đun phức hợp cắt của polyme, thường ở tần số từ 0,01 Hz đến 100 Hz. Có thể đo ở tần số cao hơn, nhưng có khả năng xảy ra sai số đáng kể trong các tính chất động được đo. Phương pháp này thích hợp để đo mô đun lưu trữ động trong phạm vi từ 0,1 MPa đến 50 MPa.

Mặc dù có thể nghiên cứu các vật liệu có mô đun lớn hơn 50 MPa, nhưng các phép đo chính xác hơn về tính chất cắt động có thể thu được bằng cách sử dụng chế độ biến dạng xoắn.

Phương pháp này đặc biệt thích hợp để đo các hệ số tổn hao lớn hơn 0,02 và do đó có thể được sử dụng thuận tiện để nghiên cứu sự biến đổi của các tính chất động theo nhiệt độ và tần số trên một phần lớn vùng giãn nở của vật liệu thủy tinh-cao su. Việc có sẵn dữ liệu được xác định trên phạm vi tần số và nhiệt độ rộng cho phép thu được các đồ thị tổng quát thể hiện các tính chất động trên một phạm vi tần số mở rộng ở các nhiệt độ khác nhau, bằng cách sử dụng các quy trình dịch chuyển tần số/nhiệt độ.

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-7 Phần 7: Dao động xoắn - Phương pháp không cộng hưởng” mô tả một phương pháp không cộng hưởng dựa trên dao động xoắn để xác định các thành phần mô đun phức hợp cắt của polyme rắn ở dạng thanh hoặc que, thường ở tần số từ 0,001 Hz đến 100 Hz. Có thể thực hiện các phép đo ở tần số cao hơn, nhưng có thể xảy ra sai số đáng kể trong các tính chất động được đo. Phương pháp này thích hợp để đo mô đun lưu trữ động có giá trị từ khoảng 10 MPa, điển hình cho cao su cứng, đến khoảng 10 GPa, đại diện cho nhựa gia cường sợi. Mặc dù có thể nghiên cứu các vật liệu có mô đun thấp hơn 10 MPa, nhưng các phép đo chính xác hơn về các tính chất động của chúng có thể đạt được bằng cách sử dụng các biến dạng cắt hoặc xoắn đơn giản của các lớp mỏng giữa các tấm song song.

Phương pháp này đặc biệt thích hợp để đo các hệ số tổn hao lớn hơn 0,02 và do đó có thể được sử dụng thuận tiện để nghiên cứu sự biến đổi của các tính chất động theo nhiệt độ và tần số trên một phần lớn vùng giãn nở của vật liệu thủy tinh-cao su. Việc có sẵn dữ liệu được xác định trên phạm vi rộng cả về tần số và nhiệt độ cho phép tạo ra các đồ thị tổng quát thể hiện các tính chất động trên một dải tần số mở rộng ở các nhiệt độ khác nhau, bằng cách sử dụng các quy trình dịch chuyển tần số-nhiệt độ.

Mặc dù các hệ số suy hao dưới 0,1 có thể được xác định chính xác hơn bằng cách sử dụng con lắc xoắn, phương pháp được mô tả trong tiêu chuẩn này cho phép bao phủ một dải tần số rộng hơn và liên tục hơn nhiều.

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-8 Phần 8: Dao động dọc và ngang - Phương pháp truyền sóng” mô tả phương pháp truyền sóng siêu âm để xác định các thành phần lưu trữ của mô đun phức dọc và mô đun phức cắt của polyme ở các tần số rời rạc, thường trong khoảng từ 0,5 MHz đến 5 MHz. Phương pháp này thích hợp để đo các vật liệu có mô đun lưu trữ trong khoảng từ 0,01 GPa đến 200 GPa và hệ số tổn hao dưới 0,1 ở tần số xấp xỉ 1 MHz. Đối với các vật liệu có tổn hao cao hơn, sai số đáng kể trong phép đo vận tốc xảy ra do biến dạng dạng sóng, và những sai số này chỉ có thể được giảm thiểu bằng các quy trình nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

Phương pháp này cho phép thực hiện các phép đo trên các mẫu nhỏ, thường là 50 mm x 20 mm x 5 mm, hoặc trên các vùng nhỏ của các mẫu hoặc tấm lớn hơn. Do đó, có thể thu được thông tin về tính đồng nhất hoặc tính dị hướng của mô đun trong một mẫu.

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-9 Phần 9: Dao động kéo - Phương pháp truyền xung” mô tả phương pháp truyền xung để xác định thành phần lưu trữ của mô đun kéo phức hợp của polyme ở các tần số rời rạc, thường trong khoảng từ 3 kHz đến 10 kHz. Phương pháp này thích hợp để đo các vật liệu có mô đun lưu trữ trong khoảng từ 0,01 GPa đến 200 GPa và hệ số tổn hao dưới 0,1 ở tần số xấp xỉ 10 kHz. Đối với các vật liệu có tổn hao cao hơn, sai số đáng kể trong phép đo vận tốc xảy ra do sự giảm biên độ.

Phương pháp này cho phép đo trên màng mỏng hoặc sợi mỏng và các mẫu dài, điển hình là các dải có kích thước 300 mm x 5 mm x 0,1 mm hoặc các sợi có kích thước 300 mm x 0,1 mm (đường kính). Phương pháp này có thể không phù hợp với nhựa xốp, nhựa composite và các sản phẩm nhiều lớp.

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-10 Phần 10: Độ nhớt cắt phức hợp sử dụng máy đo độ nhớt dao động tấm song song” mô tả các nguyên tắc chung của phương pháp xác định các tính chất lưu biến động học của chất nóng chảy polymer ở ​​các tần số góc thường nằm trong khoảng từ 0,01 rad·s⁻¹ đến 100 rad·s⁻¹ bằng cách sử dụng máy đo độ nhớt dao động có hình học tấm song song. Các tần số góc nằm ngoài phạm vi này cũng có thể được sử dụng. Phương pháp này được sử dụng để xác định các giá trị của các tính chất lưu biến động học sau: độ nhớt cắt phức hợp, độ nhớt cắt động, thành phần lệch pha của độ nhớt cắt phức hợp, mô đun cắt phức hợp, mô đun tổn hao cắt và mô đun lưu trữ cắt. Phương pháp này thường thích hợp để đo các giá trị độ nhớt cắt phức hợp lên đến khoảng 10 MPa·s.

Tuy nhiên, tiêu chuẩn này hiện chưa có hiệu lực.

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-11 Phần 11: Nhiệt độ chuyển pha thủy tinh” đề cập đến việc sử dụng các quy trình phân tích cơ học động ở chế độ quét nhiệt độ để xác định nhiệt độ chuyển pha thủy tinh của chất dẻo. Tiêu chuẩn này cung cấp một quy trình thay thế cho việc sử dụng phương pháp đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) để thực hiện phép đo này.

Phân tích cơ học động được sử dụng để xác định sự thay đổi của mô đun lưu trữ, mô đun tổn hao và hệ số tổn hao theo nhiệt độ và tần số. Từ dữ liệu này, giá trị nhiệt độ chuyển pha thủy tinh được xác định. Nhiều thiết bị thương mại hiện có sử dụng kỹ thuật này và về nguyên tắc, có thể áp dụng cho tất cả các chế độ tải được mô tả trong tiêu chuẩn ISO 6721-1.

Các quy trình này giảm thiểu sai số do độ trễ nhiệt của mẫu, vốn thay đổi tùy thuộc vào tốc độ gia nhiệt được sử dụng, bằng cách giả định rằng nhiệt độ của mẫu được xác định bởi nhiệt độ lò đo được. Điều này loại bỏ sự cần thiết phải đo trực tiếp nhiệt độ của mẫu, ví dụ, bằng một cặp nhiệt điện được nhúng trong mẫu.

• Tiêu chuẩn “EN ISO 6721-12 Phần 12: Dao động nén - Phương pháp không cộng hưởng” mô tả phương pháp dao động nén không cộng hưởng thường được sử dụng để xác định các thành phần của mô đun phức nén của polyme ở tần số từ 0,01 Hz đến 100 Hz. Phương pháp này áp dụng cho việc đo mô đun lưu trữ động của polyme bán cứng trong phạm vi từ 1 MPa đến 1 GPa.

Phương pháp này đặc biệt thích hợp để đo các mô đun động và hệ số tổn hao của nhựa bán cứng có hình dạng lăng trụ vuông góc, hình trụ hoặc ống, và có thể dễ dàng được sử dụng để nghiên cứu sự thay đổi của các tính chất động theo nhiệt độ và tần số trên một phần lớn vùng giãn nở của cao su thủy tinh.

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ kiểm thử tiên tiến mà họ yêu cầu và hỗ trợ họ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ kiểm thử theo tiêu chuẩn EN ISO 6721.