Plasty - zkoušení
Stanovení hustoty polymeru
Dle normy ČSN EN ISO 1183-1 můžeme využít tří metod stanovení hustoty polymeru:
- Titrační metoda - univerzální, pro jakékoliv plasty bez dutin
- Imerzní metoda - pro pevné plasty bez dutin
- Metoda s kapalinovým pyknometrem - pro částice, prášky, granule a velmi malé kousky plastových výrobků
Titrační metoda dle ČSN EN ISO 1183-1
Jedna z metod pro stanovení hustoty. Metodu lze použít na opracované plastové výrobky jakéhokoliv tvaru, nelze použít vzorků ve formě granulí a prášků.
Princip. Metoda využívá pro stanovení hustoty plastu rozdílných hustot imerzních kapalin. Podstatou je vzájemné mísení dvou imerzních (mísitelných) kapalin odlišných hustot - větší a menší než je hustota vzorku plastu.
Postup měření. Pro vlastní měření se použije skleněná kádinka (250ml), do které se naplní 100ml imerzní kapaliny s menší hustotou. Do nádoby vložíme zkušební vzorek a dbáme na to, aby na vzorku neulpěly vzduchové bublinky, případně kapalinu se vzorkem promícháme skleněnou tyčinkou. Vzorek musí klesnout na dno. Při zkoušení je třeba udržovat teplotu 23±2°C. Toho docílíme vložením skleněné kádinky do kapalinové lázně. Po ustálení teploty přidáváme z byrety po 1ml kapaliny o vyšší hustotě a vždy promícháme skleněnou tyčinkou.
Po každém přidání druhé kapaliny pozorujeme chování vzorku v roztoku. Zpočátku zkušební vzorek (vzorky) klesají rychle, postupně se ale rychlost klesání snižuje. Dále se přidává kapalina o vyšší hustotě jen po 0,1ml. Jakmile se vzorek (vzorky) v roztoku kapalin vznáší bez pohybu nahoru nebo dolů, pak si zapíšeme množství přidané kapaliny o vyšší hustotě. Hustota směsi kapalin nyní odpovídá hustotě zkušebního vzorku. Pro stanovení hustoty plastů se využívají většinou tyto imerzní kapaliny:
- Voda o hustotě 1,0 g/cm3
- Izopropanol o hustotě 0,79 g/cm3
- Ethylalkohol o hustotě 0,93 g/cm3
- Roztok NaCl o hustotě 1,20 g/cm3
- Vodný roztok bromidu sodného o hustotě 1,41 g/cm3 (hm. zlomek 40% bromidu sodného)
- Vodný roztok dusičnanu vápenatého o hustotě 1,60 g/cm3
- Vodný roztok chloridu zinečnatého o hustotě 1,70 g/cm3(hm. zlomek 67% chloridu zinečnatého)
Pro polymery o velmi vysoké hustotě je možné využít systému chlorid uhličitý/bromoform (1,60 - 2,89 g/cm3) nebo ethylenbromid/bromoform (2,18 - 2,89 g/cm3).
Specifické hmotnosti běžných plastů v g/cm3
Typ plastu: PP - polypropylen: 0,90 - 0,93 / LDPE - polyethylen nízkohustotní: 0,93 - 0,95 / HDPE - polyethylen vysokohustotní: 0,95 - 0,98 / ABS - akrylonitril butadien styren: 1,03 - 1,05 / PS - polystyren (pevný): 1,05 -1,08 / PMMA - polymethylmetakrylát: 1,17 - 1,22 / PC - polykarbonát: 1,20 - 1,24 / PVC - polyvinylchlorid: 1,30 - 1,45 / PET - polethylen tereftalát: 1,34 - 1,40.
Stanovení tvrdosti polymeru
Houževnatost plastů, rázová zkouška metodou CHARPY
Princip. Zkušební těleso umístěné vodorovně na podpěrách je přeraženo úderem rázového kyvadla přičemž směr rázu je veden středem vzdálenosti mezi podpěrami.
Vrubová houževnatost. Stanovení vrubové houževnatosti se provádí stejným způsobem, těleso se ale v polovině zkušebního tělesa opatří vrubem. Směr rázu veden na opačnou stranu, než na které je umístěn vrub.
Zkoušení, Charpyho kladivoZkušební tělesa. Zkušební tělesa musí být připravena v souladu s příslušnými materiálovými specifikacemi. Pokud takové specifikace neexistují, nebo pokud není stanoveno jinak, jsou zkušební tělesa buď lisována nebo vstřikována z daného materiálu nebo jsou zhotovena mechanickým obráběním z desek. Zkušební tělesa nesmí být zkroucená a musí mít vzájemně kolmé rovnoběžné dvojice povrchů. Povrchy a hrany nesmí obsahovat vrypy, nerovnosti, propadliny a přetoky.
Postup zkoušky. Základní zkoušení se provádí při teplotě 23°C a relativní vlhkosti 50 %, případně za předem určených podmínek (zvýšených nebo snížených teplotách). Změří se tloušťka H a šířka b ve středu každého zkušebního tělesa s přesností na 0,02 mm. U zkušebních těles opatřených vrubem se pečlivě změří šířka pod vrubem bN s přesností na 0,02 mm. Rázové kyvadlo se zvedne do předepsané výšky a zajistí se. Zkušební těleso se umístí na podpěry stroje tak, aby břit rázového kyvadla dopadl do středu zkušebního tělesa. Zkušební tělesa opatřená vrubem se musí pečlivě ustavovat tak, aby střed vrubu byl u místěn přesně v rovině rázu. Rázové kyvadlo se uvolní. Zaznamená se rázová energie absorbovaná zkušebním tělesem a zahrnou se nezbytné korekce na ztráty třením. U materiálu pro tváření se mohou objevit čtyři typy přeražení, popsané následujícími písmennými kódy:
- C úplné přeražení – zkušební těleso rozděleno na dva nebo více kusů
- H kloubové přeražení – neůplně přeražení, kdy obě části drží pohromadě pouze tenkou vrstvou v podobě kloubu bez zbytkové tuhosti
- P částečné přeražení – neúplně přeražení, které nesplňuje definici kloubového přeražení
- N nepřeraženo – případ, kdy nedojde k přeražení a těleso je pouze ohnuto a protlačeno mezi podpěrami, což je někdy doprovázeno zbělením zkušebního tělesa.
Rázová houževnatost Charpy zkušebních těles bez vrubu, acU, vyjádřená v kJ/m2 se vypočítá ze vzorce:
Kde:
Ec - korigovaná energie v joulech spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa
h - tloušťka zkušebního tělesa v mm
b - šířka zkušebního tělesa v mm
Rázová houževnatost Chrapy zkušebních těles s vrubem acN, vyjádřená v kJ/m2 se vypočítá ze vzorce:
Kde:
Ec - korigovaná energie v joulech spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa
h - tloušťka zkušebního tělesa v mm
bN - šířka zkušebního tělesa pod vrubem v mm
Z výsledků zkoušek se vypočte aritmetický průměr. Všechny průměrné hodnoty se uvedou na dvě platné číslice.
