Да, испытательная машина для растяжения тонких пленок может быть совместима с ASTM D882, если ее механическая конструкция, измерительная система, программное обеспечение и система фиксации образцов обеспечивают условия, требуемые данным методом испытаний. Совместимость не определяется тем, что прибор называется «тестером пленки», или соответствием только по максимальной грузоподъемности. Тестер должен обеспечивать контролируемое растягивающее нагружение тонких пластиковых листов, регистрировать силу и удлинение с подходящим разрешением, поддерживать выбранную скорость раздвижения захватов и удерживать образец без проскальзывания или преждевременного повреждения захватами.

ASTM D882 применяется для определения свойств при растяжении тонких пластиковых листов. Получаемые значения могут включать прочность при растяжении, удлинение, модуль растяжения, характеристики текучести и силу при заданном удлинении. На каждое значение влияет схема испытания. Машина с точным измерением силы, но неподходящими захватами, плохо контролируемой скоростью или ненадежным сигналом удлинения все равно может давать вводящие в заблуждение результаты.

Измерение силы должно соответствовать пленке, а не только раме машины

Диапазон датчика нагрузки является одним из первых вопросов совместимости. Тонкие пленки часто развивают сравнительно небольшие усилия, особенно при испытании узких полос, тонких материалов или растяжимых структур. Датчик нагрузки очень большого диапазона может физически выполнить испытание, но обеспечивать слабое разрешение в фактическом диапазоне усилий. Тогда небольшие изменения силы текучести, пиковой силы или модуля при малой деформации труднее отличить от шума измерения.

Подходящий тестер должен поддерживать датчики нагрузки, выбранные с учетом ожидаемого усилия образца, при сохранении достаточной защиты от перегрузки. Полезный диапазон следует оценивать с учетом ширины, толщины, ожидаемой прочности при растяжении и направления испытания материала. Многослойная барьерная пленка, стретч-пленка и тонкая ориентированная полипропиленовая пленка могут иметь существенно разные профили усилия, даже если их номинальная толщина кажется одинаковой.

Точность измерения силы также должна сохраняться во всем диапазоне, в котором приводятся данные. Пиковая сила может возникать значительно выше силы, используемой для расчета модуля. Если сигнал силы стабилен только вблизи верхней границы диапазона, область определения модуля может быть искажена. И наоборот, выбор датчика крайне малой грузоподъемности для пленки, которая иногда разрушается при высокой локальной нагрузке, создает риск перегрузки и нарушает повторяемость.

Скорость перемещения траверсы требует реального контроля и проверки

При испытании по ASTM D882 используется заданная скорость раздвижения захватов. Выбранная скорость сильно влияет на вязкоупругие пленки: более медленное растяжение может позволить молекулярную релаксацию, тогда как более быстрое растяжение может повысить кажущееся напряжение, изменить поведение при текучести и уменьшить измеренное удлинение до разрыва. Два отчета нельзя содержательно сравнивать при различной скорости испытаний, даже если образцы были получены из одного рулона материала.

Поэтому тестер должен иметь приводную систему, способную достигать, поддерживать и воспроизводить требуемую скорость раздвижения на протяжении всего испытания. Это включает режимы низкой скорости, иногда необходимые для тонких высокорастяжимых материалов. Одних настроек программного обеспечения недостаточно, если фактическая скорость подвижного захвата изменяется при разгоне, меняется под нагрузкой или не проверяется в рамках калибровки оборудования.

Ускорение заслуживает внимания, поскольку короткая рабочая длина и малое удлинение при разрыве могут оставлять мало установившегося хода до разрушения. Если образец разрывается во время набора скорости, часть кривой отражает ускорение, а не выбранные условия испытания. Система должна позволять установить заданное движение до регистрации данных силы и удлинения, используемых для расчета, если этого требует выбранная процедура.

Раздвижение захватов и удлинение связаны, но не взаимозаменяемы

Тестер тонких пленок должен измерять перемещение между захватами с точностью, достаточной для выбранной рабочей длины и диапазона удлинения. Перемещение траверсы обычно используется как источник данных об удлинении, особенно когда раздвижение захватов является предусмотренной основой испытания. Его надежность зависит от жесткости рамы, люфта привода, посадки захватов и контроля проскальзывания. Любое движение, происходящее вне рабочей части образца, может выглядеть как удлинение образца.

Это различие особенно важно для модуля растяжения. Модуль рассчитывается по начальной части кривой напряжение-деформация, где удлинение невелико. Небольшое смещение при посадке в захвате, выпрямление образца после начала нагружения или податливость силовой цепи могут уменьшить начальный наклон и занизить модуль. Высокоудлинняемые материалы создают другую проблему: ход траверсы должен быть достаточным для регистрации разрыва до достижения предела перемещения.

При использовании экстензометра или видеоизмерения деформации его пригодность должна оцениваться с учетом поведения тонкой пленки. Контактные устройства могут оставлять следы, нагружать или повреждать деликатные образцы. Бесконтактное измерение исключает физический контакт, но требует стабильного контраста, корректных меток рабочей длины, соответствующих настроек отслеживания и четкого обзора рабочей части на протяжении всей деформации. Метод определения деформации должен быть единым при сравнительных работах, поскольку изменение источника удлинения может изменить результат.

Захваты определяют, отражает ли испытание свойства материала

Выбор захватов часто является практической границей между корректной схемой ASTM D882 и явно неудовлетворительным испытанием. Образец должен разрушаться в рабочей части, а не выскальзывать из губок, рваться у острой кромки захвата или образовывать шейку из-за того, что усилие зажима смяло слабую пленку. Разрушение образца рядом с захватом не всегда автоматически делает результат недействительным, но повторяющиеся разрушения по краю требуют исследования до принятия данных.

Механические захваты с подходящими поверхностями широко распространены, однако важны текстура поверхности, усилие зажима, выравнивание губок и толщина образца. Зубчатые поверхности могут предотвращать проскальзывание некоторых пленок, но вызывать повреждения тонких, хрупких, покрытых или металлизированных структур. Захваты с гладкими резиновыми накладками могут мягче распределять давление, хотя способны допускать проскальзывание на поверхностях с низким трением. Пневматические захваты обеспечивают более повторяемое усилие зажима, чем ручная затяжка, если давление захвата контролируется и подходит для материала.

Тонкие пленки нередко демонстрируют кажущиеся проблемы с захватами, которые на самом деле вызваны подготовкой образца. Полоса с надрезанным краем может рваться в захвате, даже если сам захват подходит. Неравномерная ширина изменяет расчетное напряжение, поскольку оно основывается на исходной площади поперечного сечения. Скрученные образцы могут входить в захваты с остаточным изгибом, создавая неравномерный начальный участок кривой. Качественная оснастка не может полностью исправить плохую геометрию образца.

• Поверхности захватов должны перекрывать достаточную ширину образца для предотвращения локального выскальзывания, оставляя при этом определенную свободную рабочую часть.
• Выравнивание должно удерживать ось растяжения по центру образца. Внеосевое нагружение может привести к тому, что один край начнет воспринимать усилие раньше другого.
• Условия зажима должны быть повторяемыми. Изменение давления губок между образцами может изменить как проскальзывание, так и место разрушения.
• Для деликатных, очень тонких или трудно фиксируемых пленок применение вкладок или альтернативной схемы захвата может быть обосновано только при документировании и соответствии применимой процедуре.

Геометрия образца и направление материала должны быть введены правильно

Программное обеспечение тестера должно иметь поля и возможности расчета, требуемые выбранной процедурой ASTM D882. Как минимум, обычно это включает ширину образца, толщину, начальную рабочую длину, скорость испытания и критерии силы или удлинения, используемые для приводимых свойств. Напряжение нельзя правильно рассчитать только по силе. Для тонких пластиковых листов исходная площадь поперечного сечения определяется шириной и толщиной образца, поэтому оба параметра влияют на прочность при растяжении и модуль.

Толщина является частым источником расхождений между в остальном компетентно выполненными испытаниями на растяжение. Одно измерение толщины редко является представительным для пленки с вариацией толщины, слоями покрытия, тиснением или локальными различиями ориентации. Места измерения толщины, состояние прибора и правила усреднения должны соответствовать применимой процедуре. Тестер на растяжение не может исправить неверное значение толщины после завершения испытания.

Также необходимо идентифицировать направление пленки. Направление движения машины и поперечное направление могут демонстрировать различную прочность, удлинение, текучесть и модуль, поскольку экструзия, литье, раздув, растяжение, натяжение при намотке и ламинирование влияют на молекулярную ориентацию. Отчет, содержащий значение при растяжении без указания направления, является неполным, когда направленность имеет значение. Протокол испытаний должен сохранять связь каждого образца с исходным листом или рулоном.

Сбор данных должен фиксировать фактическую форму кривой

Результаты ASTM D882 выводятся из кривой сила-удлинение или напряжение-деформация, а не из одного пикового показания. Частота сбора данных должна быть достаточной для регистрации значимых изменений реакции материала. Хрупкая ориентированная пленка может быстро разрушиться после достижения максимальной силы. Низкая частота сбора данных может не зафиксировать истинный пик или скрыть точку, используемую для определения текучести. Для пластичной пленки недостаточная дискретизация может сгладить площадку текучести или сделать расчет силы при заданном удлинении менее надежным.

Программное обеспечение должно сохранять исходные или данные испытаний с надлежащим разрешением, отображать кривую и рассчитывать выбранные свойства на основе прослеживаемых входных данных. Оно должно различать завершение испытания из-за разрыва образца, достижения предела перемещения, перегрузки, аварийной остановки или ручного прекращения запуска. Рассмотрение каждого остановленного испытания как разрыва может включить недействительные результаты в среднее значение.

Автоматическое обнаружение разрыва полезно только тогда, когда его порог соответствует материалу. Пленки с длительным вытягиванием после текучести могут демонстрировать большие изменения силы до окончательного разделения. Слишком высокий порог может завершить запуск до предусмотренной конечной точки. Слишком низкий порог может не распознать разрыв своевременно, из-за чего захваты продолжат раздвигаться после разрушения. Конфигурация метода должна определять логику события, а не оставлять ее на универсальной заводской настройке.

Настройки модуля и текучести требуют явных определений

«Модуль» часто рассматривается как простой выходной параметр, однако расчетное значение зависит от заданного интервала деформации и основы измерения удлинения. Начальная часть кривой может включать устранение провисания, выравнивание образца, посадку захватов и начальную реакцию материала. Тестер, предлагающий общий касательный модуль без возможности задать требуемый диапазон расчета, может не обеспечивать непосредственно сопоставимый результат ASTM D882.

Текучесть также может быть неоднозначной. Некоторые пленки показывают отчетливый максимум, за которым следует более низкое усилие вытягивания. Другие имеют постепенный переход без четкого пика, а некоторые хрупкие пленки разрушаются до появления распознаваемой текучести. Метод анализа следует выбирать в соответствии с применимой процедурой и поведением материала. Принудительное присвоение автоматического значения текучести каждой кривой создает число, но не обязательно значимое свойство.

Контроль условий среды может быть частью корректного сравнения

Поведение пленки при растяжении чувствительно к кондиционированию. Чувствительные к влаге материалы, пластифицированные структуры и некоторые барьерные ламинаты могут менять реакцию после воздействия различных температурных условий или влажности. Даже при точном тестере сравнение образцов, кондиционированных по-разному, может привести к ложным выводам о вариации материала.

Поэтому совместимая испытательная система должна позволять регистрировать требуемое кондиционирование и условия среды испытания вместе с результатом. Если испытание должно выполняться в контролируемых условиях, компоновка оборудования должна обеспечивать достаточную стабильность для захватов, датчика нагрузки и системы измерения удлинения. Воздействие температуры также может изменять трение в захватах и работу пневматики, поэтому оснастку, хорошо работающую при комнатных условиях, не следует считать пригодной для любой среды.

Калибровка шире, чем сертификат датчика нагрузки

Калибровка силы необходима, однако готовность к ASTM D882 также зависит от проверки скорости, перемещения, рабочей длины, выравнивания захватов и расчетов данных. Действующий сертификат силы не подтверждает, что подвижный захват перемещается с выбранной скоростью или что указанная деформация соответствует фактическому раздвижению захватов. Изменения программного обеспечения, замена захватов, новый датчик нагрузки и измененные шаблоны испытаний могут влиять на всю испытательную цепочку.

Регулярная проверка должна включать репрезентативные кривые, места разрушения, стабильность нуля и повторяемость установки захватов. Резкие изменения удлинения при стабильной прочности при растяжении часто указывают на проскальзывание, ошибки ввода рабочей длины или изменения измерения удлинения, а не на реальное изменение материала. Снижение модуля при незначительном изменении пиковой силы может указывать на провисание, податливость или измененный интервал расчета. Анализ кривой до выпуска результатов информативнее, чем проверка только итоговых средних значений.

Тестер тонких пленок соответствует ASTM D882, когда он контролирует требуемые условия растяжения и обеспечивает прослеживаемые измерения, отражающие деформацию в рабочей части образца. Наиболее надежной является схема, в которой диапазон нагрузки, захваты, скорость, метод измерения удлинения, размеры образца и правила расчета выбираются как взаимосвязанная система, а не как отдельные опции прибора.