ASTM D882 - Pruebas de tracción de películas plásticas delgadas

Las películas y láminas de plástico delgadas son una opción popular para el embalaje y se pueden encontrar protegiendo muchos artículos cotidianos, desde restos de comida hasta bienes de consumo. Es fundamental que los fabricantes de plásticos y las empresas de embalaje obtengan un perfil mecánico preciso de las películas plásticas que producen para garantizar que cumplan con las expectativas requeridas.

Las películas y láminas de plástico delgadas son una opción popular para el embalaje y se pueden encontrar protegiendo muchos artículos cotidianos, desde restos de comida hasta bienes de consumo. Es fundamental que los fabricantes de plásticos y las empresas de embalaje obtengan un perfil mecánico preciso de las películas plásticas que producen para garantizar que cumplan con las expectativas requeridas. ASTM D882 es un estándar de prueba común que se utiliza para determinar las propiedades de tracción de películas plásticas delgadas y se usa comúnmente para fines de control de calidad en línea. Esta guía está diseñada para presentarle los elementos básicos de una prueba de tracción ASTM D882 y brindará una descripción general del equipo, el software y las muestras necesarias. Sin embargo, cualquiera que planee realizar pruebas ASTM D882 no debe considerar esta guía como un sustituto adecuado de la lectura y el cumplimiento de la norma completa.

Pruebas de película separadora para baterías de vehículos eléctricos
Aunque ASTM D882 no es un estándar oficial para probar películas separadoras de baterías de vehículos eléctricos, este estándar se está modificando para evaluar las propiedades mecánicas de estos materiales. Las películas separadoras son una parte fundamental de las baterías de iones de litio y otras baterías de electrolitos líquidos que separan el ánodo y el cátodo. El material más común utilizado para la película separadora es la poliolefina, una película de polímero que es lo suficientemente fuerte como para soportar la operación de bobinado durante el ensamblaje, así como el revestimiento desigual de litio en el ánodo debido al uso extensivo. Un material separador más seguro y resistente previene de manera más efectiva el contacto entre el ánodo y el cátodo, mientras que un material más delgado ayuda a reducir el peso de cada batería y mejora la densidad de energía.

Probar estos materiales de acuerdo con la norma ASTM D882 puede ser muy beneficioso para los controles de calidad, así como en I+D, cuando se intenta determinar la solución óptima de película separadora. Además, como es el caso de muchos otros materiales de película delgada, la película separadora es anisotrópica y, por lo tanto, se recomienda probarla en múltiples direcciones de corte/prueba diferentes.

ASTM D882 está diseñada específicamente para probar plásticos que tienen menos de 1 mm de espesor y puede usarse para probar cualquier tipo de muestra de plástico dentro de este rango de espesor definido. Los plásticos con un espesor superior a 1 mm deben ensayarse según ASTM D638. Las pruebas ASTM D882 se realizan en una máquina de prueba universal (también llamada máquina de prueba de tracción) a una velocidad constante de la cruceta. Las siguientes son las propiedades de tracción que se miden con mayor frecuencia:
-resistencia a la tracción
-fuerza de rendimiento
-cepa de rendimiento
-tensión en el descanso
-módulo de elasticidad

Durante las pruebas ASTM D882, las muestras se tensan hasta que fallan. La velocidad de la cruceta depende de la longitud de la muestra y se puede calcular multiplicando la separación de agarre inicial (longitud de la muestra) por la tasa de deformación inicial en mm/mm x min. La tasa de deformación inicial está condicionada al alargamiento máximo de la muestra en el momento de la rotura. Debido a que las películas y láminas de plástico tienden a ser muy elásticas, comúnmente se requieren velocidades más altas de la cruceta. Un factor crítico en las pruebas según ASTM D882 es utilizar una precarga adecuada. Las muestras de película delgada generalmente están relajadas y no tensas cuando se cargan en las mordazas para realizar pruebas. Una precarga, que se puede configurar fácilmente en el software de prueba, ayuda a eliminar cualquier holgura en la muestra antes de registrar datos durante la prueba, lo que garantiza que los resultados sean precisos y repetibles.

Esta prueba está destinada a muestras uniformes dentro del 10% del espesor a lo largo de la muestra entre las mordazas. Las muestras más gruesas que se acerquen al límite de 1 mm de espesor deben ser uniformes dentro del 5%. Las muestras deben tener entre 5,0 y 25,4 mm de ancho y al menos 50 mm más largas que la separación de agarre utilizada durante la prueba. La longitud estándar del calibre de la muestra para pruebas es de 250 mm. Sin embargo, si esto no es posible, entonces es aceptable una longitud mínima de muestra de 100 mm (longitud de calibre de 50 mm), siempre y cuando se establezca que esto no afecta los resultados. Si la muestra es de material isotrópico, la norma requiere que se analicen al menos cinco muestras de cada muestra. Sin embargo, si se sospecha que la muestra es anisotrópica, se deben analizar al menos diez muestras, cinco a lo largo de su eje longitudinal y cinco a lo largo del supuesto eje anisotrópico. Además, las muestras utilizadas para determinar el módulo no se pueden utilizar para determinar la resistencia a la tracción ni ninguna otra propiedad de tracción, lo que significa que cualquiera que realice pruebas según ASTM D882 haría bien en producir una gran cantidad de muestras para medir adecuadamente todas las propiedades relevantes.

PUÑOS
Debido a la naturaleza flexible y delicada de estas muestras de plástico, agarrarlas puede ser un desafío. Pneumatic side action grips provide an adjustable inlet air pressure to ensure that specimens can be clamped sufficiently throughout the test. Las mordazas neumáticas son preferibles a las de acción de tornillo o apretadas a mano cuando se prueban películas delgadas, ya que estas últimas añaden variabilidad a la presión de sujeción y pueden permitir una mayor inconsistencia en los resultados de la prueba y una mayor probabilidad de roturas o deslizamientos de las mandíbulas. En algunos casos, para muestras de películas muy finas, también se pueden utilizar mordazas de rodillos autoajustables.

ALINEACIÓN DE MUESTRAS
Las pruebas de tracción de películas y láminas delgadas presentan más desafíos que las pruebas de muestras rígidas, y la mayoría de las películas y láminas delgadas utilizadas en la fabricación de baterías para vehículos eléctricos son extremadamente delgadas, con un espesor de no más de 15 micrones. Estos materiales se dañan fácilmente si se manipulan mal; Incluso el simple hecho de agarrar una película delgada o una lámina puede dañar la muestra. Alinear correctamente muestras tan delicadas es un problema importante para muchos laboratorios de pruebas, y se recomienda el uso de un dispositivo cargador de muestras de precisión. Estos dispositivos utilizan un clip de alineación desmontable y un riel lineal para guiar las muestras hacia las mordazas y están disponibles en varios tamaños para adaptarse a una amplia gama de dimensiones de muestras.

CARAS DE MANDÍBULA
Debido a que las muestras ASTM D882 son frágiles, la selección de la cara de la mandíbula también es fundamental para el éxito de las pruebas. No se recomiendan las caras dentadas de las mandíbulas porque pueden causar daños a la muestra al agarrarlas, provocando roturas de las mandíbulas o resultados inexactos. Las caras de goma no dañan las muestras de película delgada y se ha demostrado que evitan el deslizamiento de las muestras a medida que se adelgazan en las caras durante el proceso de prueba, lo que hace que las caras de goma combinadas con agarres neumáticos sean la combinación preferida. Esta combinación también produce los resultados más repetibles.

Las caras de goma de las mordazas deben coincidir con el ancho del extremo agarrado o con lengüeta de la muestra. El tamaño de cara más común para este tipo de material es 25 mm x 25 mm (1 pulg. x 1 pulg.). El ancho coincidente permite una fácil alineación de la muestra, lo cual es fundamental para obtener buenas roturas y resultados precisos de las pruebas. En el caso de que el ancho de la muestra esté en el lado más pequeño de la tolerancia del estándar, es necesario tener caras de mandíbula al menos tan anchas como la muestra, pero en este caso también es aceptable una anchura más ancha.

El agarre por contacto lineal también es una posibilidad para muestras de película que son demasiado delgadas para las caras de goma. Las caras de contacto de las líneas incluyen una cara de mandíbula lisa y una cara opuesta redondeada, lo que ayuda a distribuir la fuerza de sujeción a lo largo de una sola línea perpendicular al movimiento de la cruceta. El aspecto más crítico del agarre es evitar el deslizamiento durante la prueba, así como mantener una distribución uniforme de la tensión en cada muestra durante la prueba.