Pilihan yang Tepat - Perbandingan Mode Pengukuran Ketegangan, Tekukan, dan Kantilever Ganda pada DMA Menggunakan PE sebagai Contoh

Pendahuluan

Jenis beban yang berbeda digunakan dalam DMA. Sampel dibebani dengan tegangan, kompresi, tekukan, atau geseran. Seringkali, beban yang diterapkan ditentukan oleh aplikasi yang akan datang, tetapi terkadang, jenis beban dapat dipilih secara bebas. Bagaimanapun, muncul pertanyaan mengenai sejauh mana hasilnya sebanding. Dalam catatan aplikasi ini, mode pembebanan yang secara khusus relevan dengan aplikasi polimer - tegangan, tekukan bebas (tekukan 3 titik) dan tekukan yang dijepit (kantilever ganda) - dibandingkan.

Pengukuran Komparatif PE-HD

Sebagai contoh, termoplastik semi-kristal, PE-HD, diselidiki dalam DMA GABO Eplexor^® 500 N (gambar 1). Ini adalah bahan lembaran homogen yang dibagi menjadi sampel dengan dimensi yang presisi dengan dimensi 55 x 5 x 2 mm dengan menggunakan mesin penggilingan.

Untuk mencapai efek pengukuran maksimum, sampel tarik dijepit dengan panjang 35 mm. Pada pembengkokan 3 titik, lebar penyangga 30 mm dipilih, karena ini merupakan kompromi yang baik di antara berbagai faktor. Dengan lebar penyangga yang lebih kecil lagi, efek kontak yang tidak diinginkan pada titik-titik bantalan memainkan peran yang lebih besar: Dengan lebar penyangga yang lebih besar, sampel terlalu banyak menekuk pada rentang pelunakan, di mana tegangan tarik semakin ditumpangkan dan pengukuran tidak lagi memberikan hasil yang berarti.

Dengan bahan dan dimensi yang identik, sampel jauh lebih kaku dalam tegangan daripada tekukan. Oleh karena itu, diperlukan lebih dari 50 N dalam tegangan untuk mencapai SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan dinamis sebesar 0,1%. Dalam pembengkokan, SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan target yang agak lebih besar yaitu 0,15% ditetapkan untuk meningkatkan efek pengukuran dalam rentang pelunakan dan juga untuk mencapai kompresi yang cukup pada penyangga pembengkokan bebas. Namun demikian, pada pembengkokan yang dijepit (kantilever ganda), 9 N sudah cukup untuk mencapai SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan target, dan pada pembengkokan bebas, bahkan 5 N pun sudah cukup. Dengan demikian, SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan dinamis selalu berada dalam rentang elastis linier (ISO 6721 menetapkan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan maksimum tipikal sebesar 0,2%). Untuk beban statis, kontrol proporsional (FStat = PF * FDyn) digunakan dalam semua kasus. Pengukuran dilakukan pada kisaran suhu dari -150°C hingga +150°C dengan laju pemanasan 2 K/menit. Parameter pengukuran dirangkum dalam tabel 1.

Seperti yang dapat dilihat pada gambar 2, modulus Young versus suhu sebagian besar identik untuk mode beban yang berbeda; untuk material yang homogen, oleh karena itu, tidak perlu membedakan antara modul tekukan dan tegangan. Modulus penyimpanan E* pada awalnya diukur agak lebih rendah pada tegangan pada suhu -150 ° C dibandingkan pada tekukan, tetapi setelah itu, modulus penyimpanan pada tegangan dan tekukan bebas sebagian besar identik. Dalam rentang pelunakan, sampel akan sangat terdeformasi dalam penahan sampel tekukan. Itulah mengapa di sini dimungkinkan untuk mengukur modulus yang agak lebih rendah dalam mode tegangan.

Pada pembengkokan yang dijepit (kantilever ganda), modulus penyimpanan yang diukur agak lebih rendah mulai dari sekitar -50 ° C. Perilaku ini juga tercermin dalam Modulus kentalModulus kompleks (komponen kental), modulus kehilangan, atau G'', adalah bagian "imajiner" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen kental ini menunjukkan respons seperti cairan, atau di luar fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus kehilangan E": Meskipun nilai dalam tegangan dan tekukan sangat mirip, nilai yang diukur pada tekukan yang dijepit sedikit menyimpang (kurva hijau). Alasan untuk hal ini dianggap bahwa keadaan tegangan yang kompleks sudah terjadi pada sampel selama penjepitan dan, berbeda dengan situasi tegangan, maka tidak mungkin lagi untuk mengkompensasi perluasan linier tambahan dari sampel. Khususnya, selama penyapuan suhu, tekanan termal tambahan juga dihasilkan, yang bahkan semakin menekan sampel.

Tabel 1: Parameter pengukuran yang digunakan dan gaya yang diperlukan

Informasi Umum tentang Penggunaan Mode Beban

Ketika sampel dibengkokkan, tegangan yang diterapkan bervariasi di seluruh penampang. Pada kasus yang ditunjukkan pada gambar 3, tegangan tekan bekerja pada sisi atas sampel, dan tegangan tarik pada sisi bawah. Selain itu, momen lentur dan juga tegangan bervariasi di sepanjang sampel. Ini berarti bahwa regangan atau tegangan yang ditentukan dalam pembengkokan selalu berlaku hanya pada serat luar dan memanjang di tengah sampel.

Jika perilaku material bergantung pada regangan, pada dasarnya tidak masuk akal untuk mengukur tekukan. Oleh karena itu, dalam ISO 6721, mode pengukuran dengan kondisi tegangan yang seragam - yaitu tegangan, kompresi, atau geseran - juga secara umum direkomendasikan untuk polimer non-linear. Berkenaan dengan dimensi sampel, ISO 6721 memberlakukan beberapa batasan yang dirangkum dalam tabel 2.

Tabel 2: Geometri sampel yang diizinkan sesuai dengan ISO 6721

Hal ini untuk memastikan bahwa penjepitan atau penyimpanan hanya memberikan pengaruh yang relatif kecil pada hasilnya. Dalam praktiknya, penyimpangan yang relatif kuat sering muncul, khususnya pada pembengkokan yang dijepit untuk sampel yang lebih kaku. Oleh karena itu, disarankan untuk hanya menguji sampel yang relatif tipis atau lunak dengan pemegang sampel kantilever ganda.

Kesimpulan

Plastik terutama diukur dalam tegangan, tekukan bebas atau tekukan jepit. Dengan menggunakan contoh sampel PE-HD yang homogen, dapat ditunjukkan bahwa hasil yang hampir sama diperoleh pada tegangan dan tekukan bebas dalam kondisi ideal, sementara sedikit penyimpangan terjadi pada tekukan terjepit (kantilever ganda).

Jika suatu bahan sama sekali bergantung pada amplitudo, sampel harus diukur dalam tegangan. DMA GABO Eplexor^® 500 N menawarkan semua kemungkinan untuk tujuan ini.