ASTM D882 塑料薄膜拉力测试权威指南


根据 ASTM D882 标准执行薄膜测试

如何按照 ASTM D882 执行塑料薄膜拉力测试

作者:Charlie Pryor 

塑料薄膜和薄型片材是常用的包装材料,可包装从剩菜到消费品等很多日用品。为确保满足预期要求,塑料制造商和包装企业应获取生产塑料薄膜所需的准确机械性能,这一点至关重要。ASTM D882 是测定塑料薄膜拉伸性能常用的测试标准,常用于在线质量控制目的。 本指南旨在向您介绍 ASTM D882 拉力测试的基本要素,并概述所需的测试设备、软件和试样。但是,计划进行 ASTM D882 测试的任何人员都不应认为参阅本指南后不必再阅读并遵循完整标准


电动汽车电池隔膜测试

电动汽车市场近期采用符合 ASTM D882 标准的测试方法来确定电动汽车电池隔膜的机械性能。隔膜是锂离子和其他液体电解质电池的重要组成部分,用于分隔正极和负极。隔膜最常用的材料是聚烯烃,这是一种聚合物膜,其强度足以承受组装过程中的缠绕操作以及由于重度使用而导致正极上不均匀分布的电镀锂。更安全、更结实的隔膜材料可更有效地防止正极和负极接触,同时更薄的材料有助于减轻每个电池的重量并提高能量密度。

确定最佳隔膜解决方案时,根据 ASTM D882 标准测试这些材料对于质量控制检查和研发非常有益。此外,与许多其他薄膜材料一样,隔膜属于各向异性材料,因此建议在多种不同的切割/测试方向执行测试。

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电动汽车底盘

该标准测量什么?

ASTM D882 专为测试厚度小于 1 mm 的塑料而设计,并可用于测试在此定义厚度范围内的任何类型的塑料测试。厚度大于 1 mm 的塑料应按照 ASTM D638 进行测试。ASTM D882 测试采用通用测试机(又称为拉力测试机)以恒定的十字头速度进行。通常测量以下拉伸性能:

 测试方法和试样

在 ASTM D882 测试过程中,将试样拉伸至失效。十字头速度取决于试样的长度,并可以通过将初始夹持间距(试样长度)乘以初始应变率(mm/mm x 分钟)来计算。初始应变率取决于试样断裂时的最大伸长率。塑料薄膜和片材的弹性往往较大,因此通常需要更高的十字头速度。 按照 ASTM D882 执行测试的其中一个关键点在于采用相应的预载荷。薄膜试样在装入夹具进行测试时,通常处于松弛而不是张紧状态。可以在 Bluehill Universal 测试软件中轻松配置预载荷,以便在测试过程中记录数据之前去除试样中的任何松弛,确保结果准确且可重复。 

此测试是为了使试样在夹具之间的长度与厚度比值均匀地保持在 10% 以内。接近 1 mm 厚度限值的较厚试样必须均匀地将该比值保持在 5% 以内。试样宽度必须介于 5.0 至 25.4 mm 之间,比测试过程中采用的夹具间距长至少 50 mm。测试时采用的标准试样标距长度为 250 mm。不过,如果无法满足此要求,则应确保试样长度至少达到 100 mm(标距长度为 50 mm),但前提是这样做不会影响结果。根据该标准,如果试样为各向同性材料,则每次抽样应测试至少五个试样。如果试样疑似各向异性材料, 则每次至少必须测试十个试样(沿长轴 5 个,沿假设的各向异轴 5 个)。此外,用于测定模量的试样不能用于测定抗拉强度或任何其他拉伸性能,也就是说,按照 ASTM D882 执行测试的所有人员应准备大量试样,以便正确测量所有相关性能。 

测试系统

此类试样在较小的力作用下就会断裂,因此通常采用英斯特朗 34SC 系列或 68SC 系列系统等单柱通用测试机执行 ASTM D882 测试。不过,很多薄膜试样的断裂伸长率较高,因此会使测试复杂化。将这些试样与标准的 250 mm 标距长度匹配时,有时可能需要使用高度更高的单柱或双柱机架来执行测试,直至试样断裂。对于希望在测试系统中引入高级功能的实验室而言,英斯特朗 6800 系列是理想选择。


 

ASTM D882 测试设置
1) 6800 系列万能试验系统
2) Bluehill Universal 软件
3) 2580 系列载荷传感器
4) 2712 系列气动夹具

 

Instron 系统






夹具

由于这些塑料试样的柔韧性和精致性,夹持可能会很困难。气动侧动夹具 提供可调节的进气压力,以确保在整个测试过程中可以充分夹紧试样。在测试薄膜时,气动夹具优于螺丝动作夹具或手动紧固夹具,因为后者夹具增加了夹紧压力的可变性,可以允许更多的测试结果不一致,并且更可能发生夹口断裂或滑移情况。在某些情况下,对于非常薄的薄膜试样,也可以使用自紧式滚筒夹具

2712-041
1 kN 型号 | 2712-041
2613-007
1 kN 型号 | 2713-007

夹钳面

由于 ASTM D882 试样很脆弱,夹钳面的选择对于成功测试也具有至关重要的意义。不建议使用锯齿状夹钳面,因为它们在夹持时会损坏试样,导致夹口断裂或结果不精确。橡胶面不会损坏薄膜试样,并且经证明可以防止试样滑移,因为它们在测试过程中会变薄,因此橡胶面与气动夹具配对是首选组合。这种组合也会产生可重复性最高的结果。 

橡胶夹钳面应与试样的夹持端或夹紧端的宽度相匹配。这种材料最常见的表面尺寸是 25 mm x 25 mm(1 英寸 x 1 英寸)。匹配的宽度便于试样对准,这对于获得良好的断裂和精确的测试结果至关重要。如果试样宽度在标准的公差的较小一侧,则夹钳面必须至少与试样一样宽,但在这种情况下,更宽的夹钳面也可以接受。

针对对于橡胶面来说太薄的薄膜试样,也可以使用线接触夹持。线接触面包括一个光滑的夹钳面和一个相反的圆形面,有助于沿着垂直于十字头运动方向的一条直线分布夹持力。夹持的最关键方面是避免在测试时滑移,并在测试时保持每个试样的均匀应力分布。





电动汽车电池自动化 ASTM D882 测试

鉴于电动汽车行业预计将出现爆炸式增长,电池制造商应考虑尽快扩大测试能力,以满足预计的需求增长。随着测试量的增加,吞吐能力和效率变得更加重要。Instron 提供多种自动化选项来提高测试实验室的生产力。Instron 的全自动系统包括自动 和半自动 选项,是测试大量薄膜试样的理想选择。这些系统旨在解放操作员,最大限度提高测试量,并保持最佳结果。




结果

使用英斯特朗的 Bluehill® Universal 测试软件,可以轻松地让报告符合标准。该软件还带有一个预先配置的 ASTM D882 测试方法,配有特定的测试参数和计算,以帮助确保合规性。

Bluehill Universal ASTM D882

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