CS258251B1 - Způsob provádění zkoušek tepelně oxidačního a atmosférického stárnuti polymerů - Google Patents
Způsob provádění zkoušek tepelně oxidačního a atmosférického stárnuti polymerů Download PDFInfo
- Publication number
- CS258251B1 CS258251B1 CS823793A CS379382A CS258251B1 CS 258251 B1 CS258251 B1 CS 258251B1 CS 823793 A CS823793 A CS 823793A CS 379382 A CS379382 A CS 379382A CS 258251 B1 CS258251 B1 CS 258251B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- plates
- impact
- tests
- polymers
- series
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 230000032683 aging Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000009863 impact test Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 11
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 8
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 8
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 4
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000007248 oxidative elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910000737 Duralumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920005653 propylene-ethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Způsob provádění zkoušek tepelně-
-oxidačního a atmosférického stárnutí
polymerů, zkoušek koroze a ostatních vlivů
vnějšího prostředí na vzorcích podrobených
rázovým zkouškám při víceosé napjatosti
za použití padostrojů pro vyvolání nárazu
trnem na stěnu zkoušených vzorků. Ze zkoušených
vstřikovacích typů polymerů se vstřikují
modelové výrobky tvaru destiček
s filmovým vtokem rozměrů 50 x 50 mm nebo
se vytlačené desky větších rozměrů rozřežou
na destičky 50 x 50 mm, potom se tyto
modelové výrobky vystaví v sériích od
5 do 25 kusů vždy na stejné straně působení
různých vnějších prostředí v různých časových
intervalech, po expozici se destičky umístí
■na podpěru s kruhovým otvorem o min. průměru
40 mm a podrobí nárazu trnem na střed
exponované strajny a stanoví se energie
k porušení vlivem lomu nebo trhlin ve
zkoušené destičce. Průměrná energie k porušení
jednotlivých sériích exponovaných
destiček se vyhodnotí v % vzhledem k hodnotě
průměrné energie k porušení neexponované
série destiček.
Description
Vynález se týká způsobu provádění zkoušek tepelně-oxidačního stárnutí polymerních materiálů v teplovzduŠných sušárnách, zkoušek atmosférického stárnutí polymerů v klimatických stanicích, zkoušek koroze materiálů v různých prostředích, zkoušek vlivu ionizujícího záření a jiných vlivů vnějšího prostředí na různé nekovové, zejména polymerní materiály.
Účelem těchto zkoušek je zjišťování změn mechanického chování polymerů v závislosti na době a podmínkách působení vnějších vlivů, stanovení odolnosti a životnosti výrobků z těchto materiálů v různých prostředích a určování podmínek zpracování a použití materiálů. Převážná většina dosud používaných zkoušek tepelně-oxidačního a atmosférického stárnutí, zkoušek koroze a ostatních vlivů vnějšího prostředí na různé, zejména polymerní materiály je založena na sledování nevratných změn základních mechanických a chemicko-fyzikálních vlastností, změřených na zkušebních tělesech pro zkoušku tahem a pro stanovení rázové nebo vrubové houževnatostí, např. metodou Charpy, Izod, Dynstat, příp. tahu rázem v závislosti na době a podmínkách působení vnějšího prostředí.
Při měření standardních mechanických vlastností jsou příslušná zkušební tělesa podrobena jednoosé napjatosti, tzn. v tělesech vznikají jednoosá tahová nebo ohybová napětí. Je rovněž známo, že pro případ zkoušek stárnutí, koroze a jiných vlivů vnějšího prostředí patří stanovení změn tažnosti a změn vrubové a rázové houževnatosti nebo změn energie k porušení mezi nejcitlivější zkušební metody, které poskytují základní kritéria pro hodnocení životnosti a odolnosti materiálů vůči působení různých vnějších prostředí.
Přitom je jako životnost materiálu v příslušném prostředí nejčastěji definována doba v hodnichách nebo v rocích, po níž dochází k definované změně, např. k 50% poklesu tažnosti, vrubové nebo rázové houževnatosti nebo jiné vlastnosti exponovaných materiálů vzhledem k výchozím neexponovaným materiálům. Tyto hodnoty životnosti jsou nejčastěji zjišťovány z grafických závislostí změn výše uvedených mechanických vlastností materiálů na době expozice v příslušném vnějším prostředí.
Základním nedostatkem dosud používaných způsobů provádění zkoušek stárnutí, koroze, vlivu ionizujícího záření a ostatních vlivů vnějšího prostředí na polymerní materiály je skutečnost, že nejčastěji používané sledování mechanického chování materiálů a jejich životnosti v různých vnějších prostředích, odpovídájících prostředím aplikační praxe, je založeno na provádění standardních zkoušek, při kterých je materiál ve tvaru zkušebního tělesa podroben jednoosému mechanickému namáhání. Přitom výrobky z polymerních materiálů se vyskytují v praxi nejčastěji ve tvaru tenkostěnných skořepin, podrobených víceosé napjatosti. Namáhání takových výrobků při jednoosé napjatosti se v praxi vyskytuje jen výjimečně.
Uvedený nedostatek odstraňuje způsob provádění zkoušek tepelně-oxidačního a atmosférického stárnutí polymerů, zkoušek koroze a ostatních vlivů vnějšího prostředí na vzorcích podrobených rázovým zkouškám při víceosé napjatosti za použití padostrojů a vysokorychlostních trhacích strojů pro vyvolání nárazu trnem na stěnu zkoušených vzorků podle vynálezu. Podstata způsobu spočívá v tom, že se ze vstřikovacích polymerů vstřikují modelové výrobky tvaru destiček s filmovým vtokem o minimálních rozměrech 50 x 50 mm a z’vytlačovacích polymerů se vytlačují desky, které se rovněž rozřežou na destičky rozměrů 50 x 50 mm. Tyto modelové výrobky se pak vystaví v sériích od 5 do 25 kusů vždy na stejné straně působení různých vnějších prostředí v různých časových intervalech.
Po expozici se modelové výrobky umístí na podpěru s kruhovým otvorem o minimálním průměru 40 mm a podrobí se nárazu trnem na střed exponované strany. Stanoví se tak energie potřebná k porušení vlivem lomu nebo trhlin ve zkoušené destičce. Průměrná energie k porušení jednotlivých sérií exponovaných destiček se pak vyhodnotí v % vzhledem k hodnotě průměrné energie k porušení neexponované série destiček, zkušených na stejné straně jako destičky exponované.
Způsob provádění zkoušek tepelně-oxidačního a atmosférického stárnutí a ostatních vlivů vnějšího prostředí na polymery byl vypracován a ověřen na základě zkoušek různých polymerů např. typu polyetylénu, polypropylenu, polystyrenu, houževnatého polystyrenu, ABS-polymeru, strukturně lehčeného polypropylenu plněného uhličitanem vápenatým, polyesterových skelných laminátů aj. Z provedených zkoušek vyplynulo, že způsob podle vynálezu je vhodný i pro zkoušky koroze, vlivu ionizujícího záření a jiných vnějších vlivů na různé kovové i nekovové materiály např. na bázi ocele nerez, hliníku, duralu, obkladových materiálů, střešních krytin aj.
Z odzkoušených základních typů modelových výrobků tvaru desek různé tlouštky, U-profilů a dutých válců se nejvíce osvědčily destičky rozměrů 50 x 50 mm o tlouštce 4 mm, vyráběné vstřikováním polymerů filmovým vtokem do vstřikovací formy. Tento druh modelových výrobků má výhodu v tom, že je v něm nejlépe reprodukována složitá nadmolekulární struktura vstřikovaných polymerů, která se vyskytuje ve zcela obdobném stavu u většiny různě tvarovaných vstřiková ných výrobků z polymerů. Destičky s optimální tloušťkou 4 mm umožňují kromě modelování struktury skutečných výrobků i snadné porovnání průběhu stárnutí a koroze polymerů za použití standardních tahových, vrubových nebo rázových zkušebních těles, jejichž standardní tloušťka je 4 mm.
Výše uvedené modelové výrobky tvaru destiček, které jsou připravovány za obdobných technologických podmínek jako při vstřikování skutečných výrobků se pak podrobují v sériích po asi 25 kusech působení příslušného vnějšího prostředí. V předem zvolených časových inter— valech se jednotlivé série exponovaných modelových výrobků odeberou ze zkoušeného prostředí a po kondicionaoi např. při teplotě 50 °C po dobu 48 hodin se podrobí rázovým zkouškám při víceosé napjatosti. Princip takové zkoušky spočívá v nárazu trnu na výrobek a vyhodnocení energie potřebné k jeho porušeni lomem, vznikem trhliny apod.
Náraz trnu směřuje kolmo na povrch výrobku, ve směru normály v místě dopadu. Ve stěně výrobku v okolí místa dopadu vznikne v průběhu nárazu víceosá napjatost. Zkouška se provádí jako pasivní pádová zkouška, při níž na výrobek dopadá trn s polokulovou dopadovou pracovní plochou volným pádem. Zkouška probíhá na vertikálním nebo kyvadlovém padostroji. Lze použít i vysokorychlostní trhací stroj či jiné zařízení. Padostroj nebo obdobné zařízení zajištuje vzájemnou polohu výrobku a trnu při nárazu. Výrobek je předem nárazem vhodně uložen nebo upnut v přípravku na základové desce padostroje. Velikost energie trnu dopadajícího na výrobek se reguluje změnou hmotnosti trnu nebo změnou jeho pádové výšky, příp. kombinací obou.
Ke stanovení energie k porušení lze použít různých metod, popsaných v literatuře. Výrobky lze zkoušet při normální nebo jiné vhodné teplotě, odpovídající praxi.
Přestože rázové zkoušky při víceosé napjatosti se používají již řadu let ke zkoušení různě tvarovaných výrobků, nebylo dosud popsáno využití těchto zkoušek k hodnocení životnosti a odolnosti materiálů vůči vlivům vnějšího prostředí, např. při zkouškách stárnutí. Výhodou nového způsobu provádění těchto zkoušek podle vynálezu je podstatně větší citlivost než u dosud používaných standardních způsobů zkoušek stárnutí. Změny v materiálu modelového výrobku vzniklé v důsledku expozice ve vnějších prostředích se na výsledcích rázových zkoušek při víceosé napjatosti projevují totiž mnohem výrazněji než u standardních zkoušek při napjatosti jednoosé.
Jinou výhodou je to, že způsob zkoušek podle vynálezu poskytuje v přiblížení skutečnou životnost, tj. dobu použitelnosti reálných výrobků za podmínek podobnosti vnějších prostředí.
V praxi jsou totiž skutečné výrobky ve většině případů podrobeny víceosé napjatosti. Další výhodou je pak to, že velikost variačního koeficientu do asi 20 % je u zkoušky podle vynálezu srovnatelná s variačním koeficientem u standardních zkoušek rázové a vrubové houževnatosti exponovaných zkušebních těles při jednoosé napjatosti.
Způsob provádění zkoušek tepelně-oxidačního a atmosférického stárnutí polymerů podle vynálezu je blíže osvětlen na následujících příkladech.
Příklad 1
Tepelně-oxidační stárnutí polypropylenu. Zkoušky byly prováděny na tepelně stabilizovaném polypropylenu MOSTEN 52 522 ve formě granulátu s indexem toku 1,98 g/10 min a indukční periodou 207 min. Z polypropylenu byly vstřikováním filmovým vtokem vyrobeny modelové výrobky tvaru destiček 50 x 50 mm o jmenovité slouštce 1, 2 a 4 mm. Technologické podmínky vstřikování: teplota taveniny 230 °C, teplota formy 60 °C, vstřikovací tlak 80 MPa, dotlak 70 MPa. Ze stejného materiálu byla za obdobných podmínek vyrobena i zkušební tělesa pro zkoušku tahem typu-II podle ČSN 64 0605 a pro stanovení vrubové houževnatosti metodou Charpy č. 2 podle ČSN 64 0612.
Vyrobené destičky v počtu 25 kusů na každý z plánovaných odběrů pro různé časové intervaly byly spolu se standardními tělesy pro zkoušku tahem a stanovení vrubové houževnatosti, po 10 ks na každý odběr, umístěny v teplovzdušných sušárnách a podrobeny stárnutí při teplotách 130, 110 a 90 °C. Po uplynutí zvolených časových intervalů v násobcích tisíců hodin byly z jednotlivých sušáren odebírány exponované destičky a exponovaná zkušební tělesa. Po jejich vychladnutí v exsikátoru nad silikagelem byly při normální teplotě změřeny jejich základní mechanické a chemicko-fyzikální vlastnosti.
Tahové zkoušky byly provedeny rychlostí 5 m.min-''·. Stárnuté i nestárnuté destičky všech tlouštěk byly na vertikálním padostroji podrobeny pasivní pádové zkoušce. Uspořádání zkoušky je patrné na obr. la, lb a lc. Zkušební destička 2 byla uložena na ocelovém hranolu 2 s kruhovým otvorem é 40 mm. Poloha hranolu 2 na základové desce 2 fixována čepem 2» poloha destičky 2 na ocelovém hranolu 2 byla fixována kolíky 2· Tak bylo zaručeno, že nárazník trnu 2 dopadal na střed destičky 2i a osa otvoru procházela bodem dopadu nárazníku trnu 2 na destičku a těžištěm trnu. Trn 2 byl opatřen nárazníkem s polokulovou dopadovou plochou poloměru 5 mm se zakaleným povrchem, aby v průběhu zkoušek nedošlo k její trvalé deformaci. Změna energie dopadajícího trnu byla prováděna změnou pádové výšky.
Bylo použito tzv. stupňovité zkušební metody, která spočívá v tom, že série 25 kusů destiček se postupně vystaví nárazu trnu který padá volným pádem. Energie trnu je dána součinem hmotnosti trnu a pádové výšky. V případě porušení první destičky lomem, příp. vznikem trhliny se energie trnu dopadajícího na následující destičku o předem určenou velikost např. o jeden stupeň, sníží, nedojde-li k poruše destičky, energie se o jeden stupeň zvýší. Tento postup se opakuje pro celou sérii destiček. Každá destička se podrobí nárazu pouze jedenkrát. Velikost stupně se během zkoušky nemění.
Matematickým zpracováním výsledků pádové zkoušky např. podle DIN 53 443 aj. byla pak vypočtena energie k porušení v joulech. Je to kinetická energie padajícího trnu potřebná k porušení zkušební destičky. Zároveň byla vypočtena směrodatná odchylka a variační koeficient této energie. Pro srovnání energie k porušení destiček o různých tlouštkách byly zjištěné hodnoty děleny střední tlouštkou destiček, a byla tak vypočtena energie k porušení na 1 mm tlouštky v J.mm-''.
Naměřené výsledky jsou znázorněny v grafech na obr. 2 až obr. 4. Hodnoty změn energie k porušení exponovaných destiček jsou zde vyjádřeny v % vzhledem k energii k porušení výchozích neexponovaných destiček, jejíž hodnota je položena rovna 100 4. Na obr. 2 jsou výsledky stárnutí při 130 °C, na obr. 3 při 110 °C a na obr. 4 při 90 °C. Pro srovnání jsou na stejných grafech uvedeny i percentuální změny tahových vlastností standardních zkušebních těles na době stárnutí, závislost hustoty h a roztokové viskozity éta polymeru. Z grafů je zřejmé, že změny zjištěné způsobem podle vynálezu se vyznačují větší citlivostí než standardní tahové zkoušky, protože změny energie k porušení modelových výrobků činily při teplotě stárnutí 130 °C asi 1 200 4, při 110 °C asi 900 4 a při 90 °C asi 500 4. Oproti tomu změny tahových vlastností: meze kluzu prodloužení na mezi kluzu tažnosti delta, napětí k dosažení
2204 prodloužení t>2204 a mo<4u4u E u standardních zkušebních těles zkoušených standardním způsobem při jednoosé napjatosti nepřesahují při teplotě stárnutí 130 °C asi 150 4, při 110 °C 70 4 a při 90 °C 30 4.
Vyšáí citlivost způsobu podle vynálezu je dále dokumentována grafy na obr. 5, na němž je porovnání výsledků měřeni na modelových výrobcích způsobem podle vynálezu a na standardních tělesech při jednoosé napjatosti.
Na obr. 6 jsou graficky znázorněny závislosti energie k porušení stárnutých destiček různých tlouštěk na době stárnutí při různých teplotách stárnutí přepočtěné na 1 mm tloušEky.
Z grafu je patrné, še největší změny energie k porušení vykazují destičky o největší tloušEce, tj. 4 mm, což souvisí se zjištěným mechanismem porušení stárnutých desek.
Z grafů na obr. 2 až 4 lze prokázat, že počáteční nárůst energie k porušení stárnutých modelových destiček o tloušEce 4 mm na maximum ležící zhruba u 4 000 hodin je způsoben převládajícím zpevněním polypropylenu vlivem jeho dodatečné krystalizace při zvýšených teplotách stárnuti. Tomu nasvědčuje obdobný nárůst hustoty s obdobně situovaným maximem. Při dalším stárnuti nad 4 000 až 8 000 hodin dochází k postupnému poklesu energie k poškozeni stárnutých vzorků, přičemž tento pokles je způsoben převládajícím oxidačním štěpením polymeru spojeném s tvorbou pórů a trhlin. Tomu nasvědčuje i postupný pokles hustoty polymeru pod její výchoz! hodnotu a dalši pokles logaritmu viskozitnlho čísla polymeru, který si v celém průběhu stárnutí zachovává lineární nezesltěnou strukturu.
Příklad 2
Zkoušky tepelně-oxidačního stárnutí ABS-polymeru. Bylo použito ABS-polymeru FORSAN 548 z produkce k. p. Chemopetrol o indexu toku 1,99 g/10 min. Postup výroby zkušebních destiček byl. stejný jako v příkladu 1. Technologické podmínky: teplota taveniny 212 °C, teplota formy 66 °C, vstřikovací tlak 80 MPa, dotlak 80 MPa. Vzorky byly stárnuty 20 000 hodin při 70 °C.
Výsledky měření jsou graficky znázorněny na obr. 7 jako závislosti percentuálních změn energie k poškození-modelových výrobků na době stárnutí v tisících hodin. Pro srovnání jsou v grafu uvedeny i změny mechanických vlastností naměřené na standardních zkušebních tělesech:
meze kluzu bR^., protažení na mezi kluzu cKfc, pevnosti tahrfbp^., tažnosti delta, modulu E, vrubové houževnatosti a„, tvrdosti dle Brinella T„ a hustoty h.
Λ V
Spodní vodorovná čárkovaná přímka vyznačuje poloviční, tj. 50% pokles sledovaných vlastnosti. Průsečík této přímky s křivkou časové závislosti příslušné vlastnosti pak vyznačuje na časové ose životnost při dané teplotě stárnutí z hlediska oné vlastnosti. Tak např. z obr. 7 vyplývá, že životnost 05/2' doba Pr° poloviční pokles tažnosti delta standardních zkušebních těles je asi 1 500 h, životnost θΕ/2' Li · ůoba Pr° poloviční pokles energie k porušení modelových výrobků podle vynálezu je asi 13 000 h, životnost DaK/2' · doba pro poloviční pokles vrubové houževnatosti aK standardních zkušebních těles je asi 17 000 h.
Z obr. 7 dále vyplývá, že pro případ tepelně-oxidačního stárnutí ABS-polymeru při 70 °C nastává od samého začátku zkoušek stárnutí relativně rychlé křehnutí polymeru, které se projevuje náhlým poklesem tažnosti delta standardních těles, postupným poklesem energie k poškození modelových výrobků a pomalejším poklesem vrubové houževnatosti aR standardních těles. Toto křehnutí ABS-polymeru, které je doprovázeno tvorbou trhlin a pórů v polymeru, jak na tč ukazuje pokles hustoty polymeru s dobou stárnutí, je způsobeno oxidačním štěpením polybutadienové složky v ABS-polymeru, což bylo prokázáno z paralelních měření infračervených spekter stárnutých vzorků.
I
Příklad 3
Porovnáni atmosférického stárnutí různých polyolefinů a styrenových hmot a kopolymerů.
Jako výchozích polymerů bylo použito:
1. -Polyetylénu PE zn. LITEN MT 62, světelně stabilizovaný, index toku 5,62 g/10 min.
2. Polypropylenu PP zn. MOSTEN 52 532, světelně stabilizovaný, index toku 1,71 g/10 min.
3. Kopolymeru propylen-etylen CEP zn. MOSTEN 55 235, stabilizovaný sazemi, index toku 0,36 g/10 min.
4. Polystyren PS zn. KRASTEN 127, čirý, idnex toku 4,63 g/10 min.
5. Houževnatého polystyrenu hPS zn. KRASREN 552, bílý, index toku 1,76 g/10 min.
6. ABS-polymeru zn. FORSAN 548, stabilizovaný sazemi, index toku 1,47 g/10 min.
Způsobem popsaným v příkladu 1 byly z výše uvedených polymerů připraveny zkušební destičky
standardní vzorky. Technologické podmínky vstřikování jsou v následující | ||||
a b u 1 k a 1 | Vstřikovací tlak MPa | |||
Cis. | Typ polymeru | Teplota tavgniny | formy | |
1 | PE | 206 | 61 | 80 |
2 | PP | 212 | 61 | 80 |
3 | CPE | 218 | 62 | 80 |
4 | PS | 211 | 62 | 80 |
5 | hPS | 215 | 64 | 80 |
6 | ABS | 219 | 63 | 80 |
Modelové výrobky - destičky - i standardní zkušební tělesa byly upnuty ve speciálních držácích, v hliníkových fixačních panelech podle čs. AO 220 633 o rozměrech 550 x 330 x 2 mm. Tyto panely byly pak upevněny v expozičních stojanech v klimatické stanici v Praze-Letňanech a v normalizované poloze, ve sklonu 135° k jihu ve výšce 1 m nad zemí byly vystaveny vlivu povětrnosti. Jednotlivé fixační panely byly pak v 3měsičních intervalech odebírány, destičky a zkušební tělesa byly uvolněny, omyty vodou, otřeny a vysušeny při 50 °C po dobu 48 h. Poté byly na vzorcích měřeny vlastnosti jako v příkladu 2. Výsledky vlivu povětrnosti po 3 letních měsících v Ϊ změny jsou uvedeny v tabulce 2. Hodnota 100 % odpovídá výchozím neexponovaným vzorkům.
Tabulka 2
Měřená % změny po 3 měsících atmosfér, stárnutí
vlastnost | PE | PP | CPE | PS | hPS | ABS |
energie kproušení | x/i | 66,3 | 73,1 | 81,3 | 10,7 | 20,7 |
mez kluzu 1>Kt | 102,4 | 112,3 | 102,8 | - | 95,3 | 100,4 |
protažení na mezi kluzu | 109,3 | 83,7 | 106,8 | 101,5 | 108,6 | |
pevnost v tahu | - | - | - | 101,9 | 79,5 | 91,3 |
tažnost δ | x/2 | x/2 | x/2 | 112,5 | 32,7 | 43,7 |
modul E | 112,7 | 103,8 | 93,2 | 207,1 | 99,6 | 105,2 |
vrubová houževna- | 88,9 | 102,7 | 97,2 | 102,6 | 90,8 | 91,9 |
tost aR
Pozn.: x/1 bez lomu při 23 a při »-40 °C x/2 = tažnost větší než 220 % ležící mimo měřicí rozsah trhacího stroje
Z tabulky vyplývá, že již po 3 měsících atmosférického stárnutí světelně stabilizovaných polyolefinů a polystyrenů je možno způsobem dle vynálezu zjistit výrazné změny, tj. pokles energie k porušení modelových výrobků z původních 100 % pro výchozí-nestárnutý stav vzorků na např. 66,3 % pro polypropylen nebo 20,7 % pro ABS-polymer. Pouze u polyetylénu PE, který se vyznačuje mimořádně vysokou tažností a houževnatostí nemohly být ani po 3měsíčním stárnutí změřeny příslušné hodnoty energie k porušení destiček jak při normální teplotě, tak i při -40 °C, poněvadž zkoušené destičky se při pádových zkouškách pouze plasticky deformují bez tvorby křehkých trhlin a bez lomu. Teprve po delší době atmosférického stárnutí nastává křehnutí tohoto typu polyetylénu a stárnuté destičky se při pádových zkouškách porušují křehkým způsobem. Jejich energie k porušení se postupně snižuje se zvyšující se dobou atmosférického stárnutí.
Z tabulky 2 je zřejmá i vysoká citlivost zkoušek atmosférického stárnutí podle vynálezu, značně přesahující citlivost standardních zkoušek stárnutí.
Claims (1)
- předmEt vynálezuZpůsob provádění zkoušek tepelně-oxidačního a atmosférického stárnutí polymerů, zkoušek koroze a ostatních vlivů vnějšího prostředí na vzorcích podrobených rázovým zkouškám při víceosé napjatosti za použití padostrojů a vysokorychlostních trhacích strojů pro vyvolání nárazu trnem na stěnu zkoušených vzorků, vyznačující se tím, že se ze vstřikovacích typů polymerů vstřikují modelové výrobky tvaru destiček s filmovým vtokem o minimálních rozměrech 50 x 50 mm, a z vytlačovacích polymerů se vytlačují desky, které se rovněž rozřežou na destičky o minimálních rozměrech 50 x 50 mm, načež se tyto modelové výrobky vystaví v sériích od 5 do 25 kusů vždy na stejné straně působení různých vnějších prostředí v různých časových intervalech, po expozici se modelové výrobky umístí na podpěru s kruhovým otvorem o minimálním průměru 40 mm a podrobí nárazu trnem na střed exponované strany, a stanoví se energie k porušení vlivem lomu nebo trhlin ve zkoušené destičce, přičemž se průměrná energie k porušení jednotlivých sérií exponovaných destiček vyhodnotí v % vzhledem k hodnotě průměrné energie k porušení neexponované série destiček, zkoušených na stejné straně jako destičky exponované.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS823793A CS258251B1 (cs) | 1982-05-24 | 1982-05-24 | Způsob provádění zkoušek tepelně oxidačního a atmosférického stárnuti polymerů |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS823793A CS258251B1 (cs) | 1982-05-24 | 1982-05-24 | Způsob provádění zkoušek tepelně oxidačního a atmosférického stárnuti polymerů |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS379382A1 CS379382A1 (en) | 1987-12-17 |
CS258251B1 true CS258251B1 (cs) | 1988-08-16 |
Family
ID=5379048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS823793A CS258251B1 (cs) | 1982-05-24 | 1982-05-24 | Způsob provádění zkoušek tepelně oxidačního a atmosférického stárnuti polymerů |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS258251B1 (cs) |
-
1982
- 1982-05-24 CS CS823793A patent/CS258251B1/cs unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS379382A1 (en) | 1987-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sahu et al. | Effect of UV exposure on bimodal HDPE floats for floating solar application | |
Alwis et al. | Time-temperature superposition to determine the stress-rupture of aramid fibres | |
Swallowe | Mechanical properties and testing of polymers: an A–Z reference | |
Pillay et al. | Effects of moisture and UV exposure on liquid molded carbon fabric reinforced nylon 6 composite laminates | |
Grande et al. | Rate‐dependent self‐healing behavior of an ethylene‐co‐methacrylic acid ionomer under high‐energy impact conditions | |
Noda et al. | Fatigue failure mechanisms of short glass-fiber reinforced nylon 66 based on nonlinear dynamic viscoelastic measurement | |
Ahmad et al. | Hygro effects on the low-velocity impact behavior of unidirectional CFRP composite plates for aircraft applications | |
Cheng et al. | Mechanical behaviour of poly (methyl methacrylate) Part 1 Tensile strength and fracture toughness | |
Brown et al. | The transition between ductile and slow-crack-growth failure in polyethylene | |
Imaddahen et al. | Multi‐scale analysis of short glass fiber‐reinforced polypropylene under monotonic and fatigue loading | |
Zhao et al. | Aging behaviour and properties evaluation of high-density polyethylene (HDPE) in heating-oxygen environment | |
CS258251B1 (cs) | Způsob provádění zkoušek tepelně oxidačního a atmosférického stárnuti polymerů | |
Qayyum et al. | The effect of weathering on residual stresses and mechanical properties in injection-moulded semi-crystalline polymers | |
Qayyum et al. | Weathering of injection-moulded glassy polymers: changes in residual stress and fracture behaviour | |
Pusz et al. | Creep damage mechanisms in gas pipes made of high density polyethylene | |
Pons et al. | An Environmental Stress Cracking (ESC) test to study the ageing of biopolymers and biocomposites | |
Wnuk et al. | Design and application of an instrumented falling weight impact tester | |
Therese Pick et al. | The effect of cooling rate on the impact performance and dynamic mechanical properties of rotationally molded metallocene catalyzed linear low density polyethylene | |
Pick et al. | An investigation into the relationship between the impact performance of rotationally molded polyethylene products and their dynamic mechanical properties | |
Maxwell et al. | Prediction of environmental stress cracking resistance in linear low density polyethylenes | |
Sandilands et al. | An examination of the role of flaw size and material toughness in the brittle fracture of polyethylene pipes | |
Cakmak et al. | The effect of biaxial orientation and crystallinity on the long‐term creep behavior of poly (ethylene terephthalate) films below glass transition temperature | |
Belaziz et al. | Experimental study of ductile and fragile pipe cracked in High-Density Polyethylene (HDPE) | |
Atahan et al. | Evaluation of recycled content guardrail posts | |
RU2334232C1 (ru) | Способ выявления структурной неоднородности эластомеров |