Услуги лаборатории / Тепловые испытания

Теплостойкость по Вика ISO 306 (DIN 53460, ASTM D1525)

Эти испытания дают значение температуры, при которой пластик начинает быстро размягчаться. Круглую иглу с плоским концом, имеющую площадь поперечного сечения 1 мм², внедряют в поверхность пластикового испытуемого образца при определенной нагрузке, и температура повышается с равномерной скоростью. Теплостойкость по Вика (VST - температура размягчения по Вика) является температурой, при которой проникновение достигает 1 мм. Интерпретация тепловых характеристик сравнение методов ISO и ASTM

Можно обнаружить некоторые различия в публикуемых результатах по методу ISO по сравнению со стандартами ASTM из-за разных размеров испытуемых образцов: значения деформационной теплостойкости, измеренные по методам ISO, могут быть ниже.

Деформационная теплостойкость и деформационная теплостойкость под нагрузкой ISO 75 (DIN 53461, ASTM D648)

Деформационная теплостойкость является относительной мерой способности материала выдерживать нагрузку в течение короткого периода времени при повышенных температурах. При этих испытаниях измеряют влияние температуры на жесткость: на стандартном испытуемом образце создаются определенные поверхностные напряжения, и температуру повышают с равномерной скоростью.

Образцы, используемые в испытаниях бывают отпущенные (annealed) и неотпущенные (unannealed). Отпуск представляет собой процесс, при котором образец нагревают до определенной температуры, некоторое время выдерживают при ней, а затем постепенно понижают температуру до уровня окружающей среды. Такие действия позволяют снизить или полностью удалить внутренние напряжения в теле образца, возникшие, например, в момент ускоренной полимеризации в термопластавтомате.

По обоим стандартам ISO и ASTM нагруженный испытуемый образец погружают в нагревательную ванну, заполненную силиконовым маслом.

Поверхностные напряжения образца бывают:

  • Низкими - для методов ISO и ASTM - 0,45 МПа;
  • Высокими - для метода ISO - 1,80 МПа, а для метода ASTM - 1,82 МПа.

Действие силы допускается в течение 5 мин, но этот период выдержки может быть пропущен, если испытуемые материалы не проявляют заметной ползучести в течение первых 5 минут. По истечении 5 мин исходную температуру ванны 23 °С повышают с равномерной скоростью 2 °С/мин.

За деформацией испытуемого образца ведется непрерывное наблюдение:

Температуру, при которой прогиб достигает 0,32 мм (ISO) и 0,25 мм (ASTM), регистрируют как "деформационную теплостойкость под нагрузкой" или просто "деформационную теплостойкость" (температура тепловой деформации). Несмотря на отсутствие упоминаний в обоих стандартах по испытаниям, обычно используют два сокращения:

DTUL- Деформационная теплостойкость под нагрузкой

HDT- Деформационная теплостойкость или теплостойкость при изгибе

Относительный теплопроводный индекс, RTI UL 746B

Называемый ранее Допустимой температурой непрерывного использования (CUTR) относительный температурный индекс (RTI) представляет собой максимальную эксплуатационную температуру, при которой все критические свойства материала остаются в допустимых пределах в течение длительного периода времени.

Согласно стандарту UL 746B одному материалу могут быть присвоены три независимых индекса RTI:

  • Электрический - посредством измерения электрической прочности диэлектрика.
  • Ударный механический - посредством измерения ударной прочности при растяжении.
  • Безударный механический - посредством измерения прочности на растяжение.

Эти три свойства были выбраны как критические показатели в испытаниях из-за их чувствительности к высоким температурам при использовании.

Тепловые характеристики материала в течение длительного времени испытывают в сравнении со вторым контрольным материалом, для которого уже определен индекс RTI и который показал хорошие характеристики. Исходя из термина "относительный температурный индекс", контрольный материал применяется потому, что характеристикам, ухудшающимся при повышении температуры, присуща изначальная чувствительность к переменным факторам самой программы испытаний. На контрольный материал оказывают влияние те же специфические сочетания этих факторов в процессе испытания, что обеспечивает достоверную базу для сравнения с испытуемым материалом.

В идеальном случае измеряемые в течение длительного времени тепловые характеристики можно было бы оценивать посредством старения испытуемого материала при нормальной температуре в течение длительного периода времени. Однако это непрактично для большинства вариантов применения. Поэтому осуществляется ускоренное старение при значительно более высоких температурах. В процессе старения образцы испытуемого и контрольного материалов помещают в печи, в которых поддерживается заданная постоянная температура. Образцы испытуемого и контрольного материалов извлекают в заданные моменты времени, а затем испытывают на сохранение основных свойств. Посредством измерения трех упомянутых свойств в зависимости от времени и температуры можно математически вычислить "конец срока эксплуатации" для каждой температуры. Этот "конец срока эксплуатации" определяют как время, за которое свойства материала ухудшились на 50% по сравнению с исходными показателями. Подстановкой данных испытаний в уравнение Аррениуса можно определить максимальную температуру, при которой испытуемый материал будет иметь удовлетворительный срок эксплуатации. Эта расчетная температура является индексом RTI для каждого свойства материала.

Коэффициент линейного теплового расширения ASTM D696, DIN 53752

Каждый материал при нагревании расширяется. Полимерные детали, изготовленные методом литья под давлением, расширяются и изменяют размеры пропорционально повышению температуры. Для оценки этого расширения конструкторы используют коэффициент линейного теплового расширения (CLTE), определяющий изменения длины, ширины и толщины формованной детали. Аморфные полимеры в основном отличаются согласующимися скоростями расширения по всему своему практически используемому диапазону температур. Кристаллические полимеры в основном проявляют повышенные скорости расширения при температурах выше их температуры стеклования.

Дополнение наполнителей, создающих анизотропию, значительно влияет на коэффициент CLTE полимера. Стекловолокно обычно ориентированно в направлении фронта течения: при нагревании полимера волокна препятствуют расширению вдоль своей оси и снижают коэффициент CLTE. В направлениях, перпендикулярных направлению течения и толщине, коэффициент CLTE будет выше.

Полимеры могут быть составлены по рецептуре с коэффициентом CLTE, соответствующим коэффициентам теплового расширения металлов или других материалов, используемых в комбинированных конструкциях, например в автомобильных деталях.