Механические испытания полимерных упаковочных материалов

Цель работы: практическое освоение основных методов механических испытаний пластмасс и ознакомление с испытательным оборудованием.

Оборудование: разрывная машина, маятниковый копер, прибор для изгибания пластмасс МН-1, прибор для определения твёрдости пластмасс.

Предварительная подготовка:

1. Изучить основные методы механических испытаний пластмасс [22 – 27].

2. Ознакомиться с применяемым для испытаний оборудованием и приборами [22 – 27].

Методические указания

Механические испытания пластических масс определяют те или иные свойства полимерных материалов, позволяющие оценить поведение материала в поле механических сил. Испытания проводятся по унифицированным методикам, что позволяет сравнивать поведение различных пластмасс в одинаковых условиях.

Подавляющее большинство механических характеристик полимерных материалов существенно зависит от условий испытаний – времени нагрузки, скорости нагружения, температуры. Поэтому механические свойства пластмасс приходится оценивать множеством показателей, используя большое количество методов испытаний и разнообразную аппаратуру.

Аппаратура для механических испытаний пластмасс разделяется на следующие группы:

• разрывные универсальные машины;

• приборы для испытания на удар;

• приборы для определения твёрдости;

• машины и приборы для испытания на усталость;

• машины для испытаний на длительную прочность, ползучесть и релаксацию;

• машины для испытания на трение и износ;

• приборы для термомеханических испытаний и определения хрупкости.

Вся испытательная аппаратура должна иметь минимальную инерционность при установленных режимах испытаний, так как она влияет на способность аппаратуры достоверно фиксировать измеряемую величину. Форма и размеры образцов для механических испытаний предусматриваются в соответствующих стандартах и технических условиях на пластмассы, и выбирать их нужно, учитывая вид и величину измеряемой деформации, анизотропию и другие особенности испытуемых материалов. Полученные в результате механических испытаний характеристики применяют для контроля материала при выпуске серийной продукции, его инженерной оценке (при выборе материала для создания изделий), а также для конструкторских расчётов изделий.

Определение прочности

1. Испытание полимерных материалов на растяжение проводят согласно ГОСТ 11262. Сущность метода состоит в испытании образца пластмассы на растяжение, при котором определяют:

• разрушающее напряжение при растяжении, Н/м²;

• предел текучести при растяжении, Н/м²;

• условный предел текучести, Н/м²;

• относительное удлинение при разрыве, %;

• относительное удлинение при пределе текучести, %.

Для испытания применяют образцы типов 1, 2 и 3 (рис. 8.1). Выбор типа образца предусматривается в стандартах или ТУ на материал. Размеры образцов указаны в табл. 8.1. Образец типа 1 применяют для испытания пластмасс с высоким относительным удлинением при разрыве (полиэтилен, пластифицированный ПВХ). Образец типа 2 применяют для испытания большинства материалов (термореактивные, термопластичные и слоистые материалы). Образец типа 3 в форме полоски применяют для испытания стеклопластиков.

Все образцы изготавливают формованием или механической обработкой полуфабрикатов или специальных заготовок. Они должны иметь гладкую ровную поверхность без вздутий, сколов, трещин, раковин и других видимых дефектов. Количество образцов, взятых для испытаний от одной партии материалов в каждом выбранном направлении должно быть не менее пяти.

Испытание проводят при скорости раздвижения захватов испытательной машины, предусмотренной в стандартах или технических условиях на пластмассу. При выборе скорости следует руководствоваться тем, чтобы время от момента приложения нагрузки к образцу до момента его разрушения было не менее 1 мин при испытании материалов, имеющих предел текучести, и не менее 30 с – для материалов, не имеющих предел текучести.

Рис. 8.1. Типы образцов

Перед испытанием замеряют толщину и ширину образца в его рабочей части с точностью до 0,1 мм не менее чем в трёх местах. В расчёт принимается наименьшая площадь поперечного сечения. Если результаты измерений толщины и ширины рабочей части различаются больше, чем на 0,2 мм, то образец заменяют другим.

Перед испытанием на образец наносят метки, ограничивающие его базу и положение кромок захватов. Метки должны быть расположены симметрично на расстояниях, величины которых приведены в табл. 8.1. Нанесение меток не должно приводить к изменению свойств образца и к его разрушению по меткам.