
Las pruebas físicas y mecánicas de los polímeros garantizan que los materiales poliméricos cumplan con los requisitos de rendimiento de la aplicación. Las pruebas físicas y mecánicas de los polímeros son una parte vital del proceso de desarrollo y fabricación del producto. Las pruebas mecánicas, térmicas, ópticas, reológicas y climáticas permiten a los desarrolladores comprender mejor su producto e introducir un control de calidad más estricto. Las pruebas físicas y mecánicas de los polímeros aseguran que el material cumpla con las especificaciones de la industria. Esto se aplica a las industrias aeroespacial, automotriz, de consumo, médica y de defensa, entre otras. Con la amplia gama de tipos de productos y aditivos disponibles, comprender las capacidades y limitaciones de un material es una preocupación clave para los proveedores, fabricantes y desarrolladores de productos en todos los niveles de la cadena de suministro de la industria de polímeros. Las pruebas físicas pueden ayudar a los proveedores y fabricantes de materias primas a determinar las propiedades de sus productos a través de la amplia gama de métodos de prueba. Saber cuándo aplicar la técnica más relevante para obtener los datos que necesitas requiere conocimiento experto, conocimiento y experiencia. Cuando un material o aditivo no cumple con las especificaciones del usuario, es muy necesario el asesoramiento y la interpretación de expertos. Demostrar la fiabilidad de los componentes y materiales utilizados a través de análisis de laboratorio es una clara señal que la empresa pretende dar a sus clientes. Las pruebas y la investigación garantizan la certeza de su producción, evitando así cualquier problema con sus clientes. Los laboratorios, acreditados en conformidad con la norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2018, operan con fines técnico-científicos en el campo de materiales poliméricos y cumpliendo con la normativa tanto nacional como internacional, así como con especificaciones particulares a solicitud de los Clientes, garantizando total confidencialidad sobre los servicios ofrecidos para solucionar los problemas presentados y la exclusividad al cliente sobre los resultados de las pruebas realizadas. No hace mucho tiempo, el concepto de prueba era simplemente una ocurrencia tardía del proceso de adquisición. Pero ahora, con el advenimiento de la ciencia y la tecnología, el concepto de prueba es una parte integral de la investigación y el desarrollo, el diseño de productos y la fabricación. La pregunta que se hace a menudo es "¿por qué realizar la prueba?" La respuesta es simple. Los tiempos han cambiado. La forma en que hacemos las cosas hoy es diferente. El énfasis está en la automatización, la alta producción y la reducción de costos. Existe una demanda creciente de piezas de formas intrincadas y de alta tolerancia. La conciencia del consumidor, un tema totalmente ignorado por los fabricantes alguna vez, es ahora un área de gran preocupación. Junto con estos requisitos, nuestras prioridades también han cambiado. Al diseñar una máquina o un producto, la primera prioridad en la mayoría de los casos es la seguridad y la salud. Ahora se requiere que los fabricantes y proveedores cumplan con una variedad de estándares y especificaciones. Obviamente, depender simplemente de la experiencia pasada y la calidad de la mano de obra simplemente no es suficiente. Las siguientes son algunas de las principales razones para realizar la prueba:
1. Para probar conceptos de diseño
2. Proporcionar una base para la confiabilidad
3. Seguridad
4. Protección contra demandas por responsabilidad por productos defectuosos
5. Control de calidad
6. Cumplir con los estándares y especificaciones
7. Verificar el proceso de fabricación
8. Evaluar los productos de la competencia
9. Establecer un historial de nuevos materiales
En las últimas dos décadas, casi todos los fabricantes han recurrido a los plásticos para lograr reducción de costos, automatización y alto rendimiento. La falta de historia junto con el crecimiento explosivo y la diversidad de materiales poliméricos ha obligado a la industria del plástico a poner un énfasis adicional en las pruebas y en el desarrollo de una amplia variedad de procedimientos de prueba. Gracias a los denodados esfuerzos de varias organizaciones de normalización, proveedores de materiales y principalmente los numerosos comités de la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM), ISO (International Organization for Standardization), DIN (Deutsches Institut für Normung), UNI (norma nazionale italiana), EN o CEN (Comité Européen de Normalisation).) han desarrollado más de 10,000 métodos de prueba diferentes.
La necesidad de desarrollar métodos de prueba estándar específicamente diseñados para materiales plásticos se originó por dos razones principales. Inicialmente, las propiedades de los materiales plásticos se determinaron duplicando los métodos de prueba desarrollados para probar metales y otros materiales similares. La prueba de impacto Izod, por ejemplo, se derivó del manual para probar metales. Debido a la naturaleza drásticamente diferente de los materiales plásticos, los métodos de prueba a menudo tuvieron que modificarse. Como resultado, varias partes redactaron una gran cantidad de pruebas no estándar. Se escribieron hasta ocho a diez métodos de prueba distintos y separados para determinar la misma propiedad. Tal práctica creó un caos total entre los desarrolladores de las materias primas, los proveedores, los ingenieros de diseño y los usuarios finales. Se volvió cada vez más difícil mantenerse al día con varios métodos de prueba o comprender el significado real de los valores de prueba informados. La estandarización de métodos de prueba aceptables para todos resolvió el problema de la comunicación entre desarrolladores, diseñadores y usuarios finales, permitiéndoles hablar un lenguaje común al comparar los datos y los resultados de las pruebas. Los estándares se originan en una variedad de fuentes. La mayoría de los estándares si se originan en la industria. Los estándares de la industria si generalmente de forma voluntaria. Organizaciones que hacen todo lo posible para que las normas se adopten libremente. y representan un acuerdo general. Algunas de las normas voluntarias más comunes organizaciones son la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales, la Fundación Sociedad Nacional de Saneamiento, Underwriters Laboratories, Asociación Nacional Eléctrica de Fabricantes y Sociedad de Ingenieros Automotrices. Los principales métodos estándar discutidos en este sitio son los de la Organización Internacional de Estándares (ISO). Se pone menos énfasis en los diversos organismos nacionales que en trabajos anteriores, lo que refleja la mayor importancia de ISO, o más bien la mayor tendencia a alinear los métodos nacionales con ISO. Sin embargo, también se consideran los métodos equivalentes de ASTM International y del British Standards Institute (BSI). La mayoría de los estándares británicos ahora tienen doble numeración, de modo que el estándar nacional es, de hecho, literalmente el mismo que ISO. En Europa, la intención es alinear todos los estándares nacionales produciendo estándares europeos (CEN). Esto se ha hecho para los plásticos mediante la adopción de los métodos ISO, pero en el momento de redactar este documento, este proceso no se ha llevado a cabo para los cauchos, ya que resulta más fácil hacer referencia directa a los métodos ISO. Desafortunadamente, por la causa de la estandarización universal, los métodos ISO no se adoptan ampliamente en los Estados Unidos de América y los métodos ASTM en su mayoría no son directamente equivalentes técnicamente a los métodos ISO. En general, los métodos de prueba peculiares de empresas comerciales particulares no se han considerado en absoluto. Hay muchas razones para escribir especificaciones, pero la principal es ayudar al departamento de compras a comprar equipos, materiales y productos en igualdad de condiciones. Las especificaciones, generalmente redactadas por el departamento de ingeniería, permiten al agente de compras cumplir con sus requisitos y garantizar que el material recibido en diferentes momentos se encuentra dentro de los límites especificados (5). Las especificaciones están destinadas a garantizar la uniformidad de un lote a otro, así como a eliminar la confusión entre el comprador y el proveedor; todos sabemos que, en la mayoría de los casos, lo que proporciona el proveedor no es lo que espera el comprador. El capítulo se divide en las siguientes categorías de propiedades:
• Propiedades termales
• Comportamiento curativo
• Propiedades reológicas
• Propiedades mecánicas
• Propiedades de permeabilidad
• Fricción y desgaste
• Efectos ambientales
• Propiedades electricas
• Propiedades ópticas
• Propiedades acústicas
Generalmente, tenemos suficiente conocimiento para hacer un producto y estar seguros de que funcionará. A medida que los métodos de diseño se vuelven más sofisticados y aumentan las expectativas de rendimiento, necesitamos mejores datos incluso para materiales establecidos. En este contexto, debido a que los cauchos son materiales tan complejos, las exigencias de las pruebas son quizás particularmente onerosas. Cuando las cosas van mal, a menudo no sabemos por qué. Si lo hubiéramos hecho, probablemente habríamos evitado que sucediera. Por lo tanto, también podemos realizar pruebas para descubrir las razones del fracaso. Las propiedades de un material y, por lo tanto, los resultados de prueba obtenidos dependerán del procesamiento utilizado para producir el material o producto de prueba. Con frecuencia, esto está fuera del control del probador y solo se le requiere que caracterice las muestras recibidas. Sin embargo, si se va a realizar una comparación controlada, es esencial que el material de prueba se produzca exactamente de la misma manera. De manera similar, es probable que cualquier preparación que se realice en el material para producir las piezas de prueba influya en los resultados. En consecuencia, es muy deseable que la preparación esté estandarizada y que solo se hagan comparaciones entre piezas de prueba producidas de la misma manera, incluida la dirección dentro de la lámina en la que se cortaron las piezas de prueba. La historia de un material o producto entre la fabricación y la prueba puede afectar claramente sus propiedades, aunque es posible que el probador no conozca la historia. La práctica normal es adoptar procedimientos de acondicionamiento estándar para llevar las probetas a un estado de equilibrio en la medida de lo posible, aunque esto generalmente no compensará las influencias degradantes a las que el material pueda haber estado expuesto. En las pruebas de caucho, el acondicionamiento generalmente solo involucra la temperatura, pero si el material o la propiedad son sensibles a la humedad, la atmósfera de acondicionamiento debe incluir una humedad estándar. Ocasionalmente, se utiliza el acondicionamiento mecánico en un intento de alcanzar el equilibrio de la estructura transitoria del material. Estos comentarios dejan en claro que cualquier resultado no es específico del material, sino que se relaciona con la muestra particular de material, la forma en que se procesó y lo que sucedió desde que se formó. En un mundo ideal, el resultado de la prueba estaría acompañado de declaraciones que cubran el historial de la pieza de prueba, pero con frecuencia esto no es posible.
Condiciónes de la prueba
Aunque generalmente se aprecia el hecho de que cambiar las condiciones de prueba cambiará casi con seguridad el resultado obtenido, no siempre se toma estrictamente en cuenta. Hay muchas buenas razones para usar diferentes condiciones: para simular mejor el servicio, usar geometrías que para obtener datos en función de la temperatura, para permitir pruebas en productos de forma irregular, etc. También hay muchas oportunidades para variar las condiciones sin querer. Muchos resultados de las pruebas son sensibles a la geometría de la pieza de prueba y muchas de las geometrías utilizadas son arbitrarias, por lo que, cuando sea posible, se debe adherir a una geometría específica y se debe tener en cuenta que puede no ser simple convertir los resultados a una diferente. geometría. El ejemplo clásico es asumir que una propiedad es proporcional al espesor cuando en muchos casos, por diversas razones, no lo es. Generalmente, es necesario tener datos en función de la geometría o conocer la relación entre los dos antes de intentar la conversión. Incluso los métodos estándar de prueba a menudo permiten piezas de prueba o procedimientos alternativos y estos pueden no producir resultados equivalentes. Por lo tanto, es importante definir claramente qué procedimiento se ha seguido y, cuando se ha utilizado un estándar, identificar cualquier desviación del procedimiento establecido. El procedimiento de prueba requiere una cuidadosa atención a los detalles, ya que pequeños cambios aparentemente inocentes pueden producir una desviación significativa en los resultados. Del mismo modo, es esencial que las condiciones de prueba se establezcan y mantengan con precisión, que en realidad es solo un aspecto del control de calidad considerado con más detalle en la Sección 7. Estos comentarios sobre los factores que afectan los resultados de la prueba pueden parecer extremadamente obvios, pero es un hecho simple que no prestarles suficiente atención es la causa principal de la escasa reproducibilidad que se ha encontrado cuando se han realizado comparaciones entre laboratorios, y la razón de la mayoría de las disputas sobre los resultados de las pruebas.
Una propiedad física es aquella que se basa principalmente en la estructura del objeto, sustancia o materia, que es visible y medible. Las pruebas física de los polímeros son una parte vital del proceso de desarrollo y producción del producto. Las pruebas físicas de los polímeros garantizan que el material cumpla con las especificaciones de la industria. Esto se aplica a las industrias aeroespacial, automotriz, de consumo, médica y de defensa, entre otras. Con la amplia gama de tipos de productos y aditivos disponibles, comprender las capacidades y limitaciones de un material es una preocupación clave para los proveedores, fabricantes y desarrolladores de productos en todos los niveles de la cadena de suministro de la industria de polímeros. Las pruebas mecánicas pueden ayudar a los proveedores y fabricantes de materias primas a determinar las propiedades de sus productos a través de la amplia gama de métodos de prueba. Los servicios de pruebas de polímeros y plásticos incluyen propiedades físicas, térmicas, reológicas, ópticas, de envejecimiento, de barrera, de superficie, de inflamabilidad y mecánicas que identifican las características de sus materias primas o polímeros y si cumplen con las especificaciones. Nuestra información puede ayudarlo a comprender qué tan adecuados son los materiales para la aplicación y cómo envejecen.
Pruebas mecánicas estáticas
Las pruebas de deformación constante se pueden realizar de acuerdo con las normas ASTM e ISO, informando datos sin procesar y parámetros relevantes compilados. Las pruebas mecánicas estáticas son ; Compresión, tensión, 90/180 Grado Peel, desgarro, fluencia MFI, cenizas, densidad, relajación de la tensión, shear, relación de Poisson, impacto Izod, deformación biaxial, FTIR
Pruebas mecánicas dinámicas
Las pruebas mecánicas dinámicas o oscilantes también se realizan de acuerdo con las normas ASTM e ISO. Las pruebas se realizan en bastidores de carga mecánica o en un analizador mecánico dinámico. Las pruebas mecánicas dinámicas son ; DMA, propagación de grietas por fatiga, tensión y compresión mediante DMA, desplazamiento y relajación de tensiones mediante DMA.
El rendimiento de los materiales poliméricos a menudo está fuertemente influenciado por las transiciones térmicas en el material. La presencia y la ubicación de las transiciones de vidrio y las endotermas se pueden usar como una herramienta de diagnóstico para la determinación de la composición, o se pueden usar para ayudar a comprender el rendimiento y el comportamiento en uso, así como en el análisis de la causa raíz. Las pruebas térmicas incluyen análisis mecánico dinámico (DMA), reómetro, calorímetro diferencial de barrido (DSC) y analizador gravimétrico térmico (TGA), CTLE.
Propiedades ópticas
Entre las propiedades ópticas, la transparencia (es decir, la transmisión de luz visible) es la más importante. Las propiedades ópticas de los polímeros, como el brillo, la transparencia, la claridad, la turbidez, el color, el aspecto de la superficie y el índice de refracción, están estrechamente relacionados con nuestra percepción de la calidad y el rendimiento visual de un producto plástico. Las pruebas de propiedades ópticas de polímeros le brindarán información para acelerar el desarrollo y optimizar o solucionar problemas de producción.
Propriedades eléctricas
Los plásticos también son aislantes eléctricos a menos que estén especialmente diseñados para la conductividad. Además de la conductividad, las propiedades eléctricas importantes incluyen la rigidez dieléctrica (resistencia a la ruptura a altos voltajes) y la pérdida dieléctrica (una medida de la energía disipada como calor cuando se aplica una corriente alterna ).
Propiedades química
Cuando los plásticos entran en contacto con gases, líquidos o sólidos, estas sustancias o sus componentes pueden difundirse en el plástico o disolver los componentes del plástico. Esto puede afectar negativamente las propiedades del plástico, por lo que ya no se puede utilizar. La resistencia de un material a tales influencias se llama resistencia química. Para medir la resistencia química de un material, una muestra se expone a la sustancia a analizar (posiblemente a diferentes temperaturas) sin cargas externas. Nuestros expertos pueden asesorar sobre el desarrollo de formulaciones, la deformación de materiales de la competencia, el análisis comparativo de mezclas, los requisitos de datos de presentación reglamentaria y la relación entre los aditivos poliméricos y el rendimiento.
Reología
La reología es el estudio del comportamiento de deformación y flujo de los materiales. El término proviene del griego rei ~ (rhei) "fluir" y λóγος (logos) "enseñanza". El conocimiento del comportamiento del flujo, la reología, es por lo tanto una parte esencial de la ingeniería de plásticos y permite que el diseño de herramientas de conformación se adapte a los requisitos de presión de las máquinas y estimar los estados de orientación de las cadenas de polímeros.
Comportamiento a la flama
Todos los polímeros se queman cuando se exponen a una llama (son todas sustancias orgánicas), pero existen diferencias considerables entre los polímeros en su comportamiento después de la eliminación de la llama. Algunos continúan ardiendo, otros se extinguen. El grado de autoextinción se expresa como el "índice de oxígeno", que es la concentración de oxígeno en la atmósfera circundante, en la cual el material se extingue. Una concentración de oxígeno por debajo del 21% significa que, en una atmósfera normal, el polímero se quema; Si el índice es más alto, deja de arder.
Servicios de consultoría y regulación de polímeros
También podemos ayudarlo a navegar por el complejo mundo de la regulación. Nuestros consultores regulatorios son expertos en regulaciones y pautas de la industria, como regulaciones de materiales en contacto con alimentos, ASTM, sustancias restringidas, pautas de la industria automotriz, normas de emisión, regulaciones de importación y legislación sobre fabricación de juguetes. Intertek posee muchas certificaciones de calidad específicas de la industria y del cliente, incluidos los certificados ISO, Nadcap y Buenas Prácticas de Laboratorio (GLP).
Pruebas físicas y mecánicas de los polímero
Las pruebas físicas y mecánicas de los polímeros garantizan que los materiales poliméricos cumplan con los requisitos de rendimiento de la aplicación. Las pruebas físicas y mecánicas de los polímeros son una parte vital del proceso de desarrollo y producción del producto. Las pruebas de comportamiento mecánico , térmico , óptico , reológico y climático permiten a los desarrolladores comprender mejor su producto e introducir un control de calidad más estricto. Las pruebas físicas y mecánicas de los polímeros garantizan que el material cumpla con las especificaciones de la industria. Esto se aplica a las industrias aeroespacial, automotriz, de consumo, médica y de defensa, entre otras. Con la amplia gama de tipos de productos y aditivos disponibles, comprender las capacidades y limitaciones de un material es una preocupación clave para los proveedores, fabricantes y desarrolladores de productos en todos los niveles de la cadena de suministro de la industria de polímeros. Las pruebas físicas pueden ayudar a los proveedores y fabricantes de materias primas a determinar las propiedades de sus productos a través de la amplia gama de métodos de prueba de Intertek. Saber cuándo aplicar la técnica más relevante para obtener los datos necesarios requiere conocimientos, experiencia y conocimientos especializados. Cuando un material o aditivo no cumple con las especificaciones del usuario, la interpretación y el asesoramiento de expertos son muy necesarios.
Propiedades mecánicas
Aquí encontrará una amplia gama de pruebas mecánicas para laboratorios de pruebas de plásticos: pruebas de tracción, pruebas de impacto, pruebas de flexión.
Termoplásticos
- Dureza de indentación; Dureza Shore-D 1 (ISO 868)
- Dureza de indentación de bola (ISO 2039-1)
Propiedades de tracción:
Rango de prueba ≤ 5 kN (ISO 527-2)
Módulo de elasticidad a la tracción
Resistencia a la tracción
Alargamiento a la resistencia a la tracción
Propiedades de tracción a alta temperatura
- Rango de prueba ≤ 5 kN; cámara climática (80 ±2)°C (ISO 527-2)
- Módulo de elasticidad a la tracción
- Resistencia a la tracción
- Alargamiento a la resistencia a la tracción
Propiedades de tracción a baja temperatura
- Rango de prueba ≤ 10 kN; cámara climática (-30 ±2)°C (ISO 527-2)
- Módulo de elasticidad a la tracción
- Resistencia a la tracción
- Alargamiento a la resistencia a la tracción
Propiedades de tracción de las poliamidas
- Rango de prueba ≤ 10 kN (ISO 527-2)
- Módulo de elasticidad a la tracción
- Resistencia a la tracción
- Alargamiento a la resistencia a la tracción
- Propiedades de tracción
- Rango de prueba ≤ 5 kN (ASTM D638)
- Módulo de elasticidad a la tracción
- Resistencia a la tracción
- Alargamiento a la resistencia a la tracción
Propiedades de flexión
Rango de prueba ≤ 5 kN (ISO 178)
Módulo de elasticidad a la flexión
Fuerza flexible
Alargamiento a la resistencia a la flexión
Estrés en X % de elongación (normalmente 3,5 %)
Propiedades de flexión de las poliamidas
- Rango de prueba ≤ 5 kN (ISO 178)
- Módulo de elasticidad a la flexión
- Fuerza flexible
- Alargamiento a la resistencia a la flexión
- Estrés en X % de elongación (normalmente 3,5 %)
- Propiedades de flexión
- Rango de prueba ≤ 5 kN (ASTM D790)
- Módulo de elasticidad a la flexión
- Fuerza flexible
- Alargamiento a la resistencia a la flexión
- Estrés en X % de elongación (normalmente 3,5 %)
- tensión de flexión con un alargamiento del 3,5 % (DIN 53435)
Imprimir propiedades
Rango de prueba ≤ 5 kN (ISO 604)
Estrés de flujo de presión
Compresión nominal
- Prueba de punción instrumentada
- Recomendación: Masa total del cuerpo de impacto = 20 kg (ISO 6603-2)
- Fuerza máxima
- Deformación a fuerza máxima
- Energía hasta máxima potencia
- Formación de pinchazos
- Energía de punción
- Resistencia al impacto Charpy; especímenes sin muescas (acU)
- Péndulos posibles: e. gramo. (0,5-5) J (ISO 179-1)
- Resistencia al impacto Charpy; especímenes con muescas (acN)
- Péndulos posibles: e. gramo. (0,5-5) J (ISO 179-1)
- Resistencia al impacto Charpy a temperaturas bajo cero
- muestras de ensayo sin muescas (acU | acN); péndulo e. gramo. 0,5-5J; cámara climática (-30 ±2)°C (ISO 179-1)
Resistencia al impacto Charpy Poliamida
- Muestras de ensayo sin muescas (acU | acN); péndulo e. gramo. 0,5-5J (ISO 179-1)
- Resistencia al impacto Dynstat; probetas sin muescas/con muescas
- péndulo e. gramo. 1-11 J (DIN 53435)
- Resistencia al impacto Izod; probetas sin muescas/con muescas (ISO 180)
- Propiedades mecánicas dinámicas (DMA) (ISO 6721-5)
- Módulo de memoria E’
- tan δ a +30°C
- tan δ a +80°C
- Temperatura de transición vítrea (E’ -Inicio)
- Temperatura de transición vítrea (E” pico)
- Temperatura de transición vítrea (pico tan d)
Elastómeros / TPE
- Dureza de indentación; Dureza Shore-A 1 (ISO 868)
- Dureza de indentación; Dureza Shore-A (ASTM D2240)
- Dureza IRHD (Método M) (ISO 48)
- Dureza IRHD (Método M) (ISO 48)
Propiedades de tracción (muestra S2)
- Rango de prueba ≤ 1 kN. (ISO 37)
- Resistencia a la tracción
- Estrés al X % de elongación (generalmente 200 %)
- Alargamiento a la rotura
Propiedades de tracción (muestra S3A)
- Rango de prueba ≤ 1 kN. (ISO 37)
- Resistencia a la tracción
- Estrés al X % de elongación (generalmente 200%)
- Alargamiento a la rotura
- Propiedades de tracción
- Rango de prueba ≤ 1 kN. (ASTM D412)
- Resistencia a la tracción
- Estrés al X % de elongación (generalmente 200 %)
- Alargamiento a la rotura
- Resistencia al desgarro: prueba de tira
- Rango de prueba ≤ 1 kN. (ISO 34-1)
- Resistencia al desgarro: probeta angular con muesca
- Rango de prueba ≤ 1 kN. (ISO 34-1)
- Resistencia al desgarro – probeta angular – sin muescas (ISO 34-1)
- Juego de compresión (ISO 815)
- Juego de compresión (baja temperatura) (ISO 815-2)
- Juego de tracción (ISO 2285)
- Plásticos reforzados con fibra