Polimerler, modern dünyanın her köşesinde bulunur. Filmler, köpükler, yapıştırıcılar, kaplamalar, kauçuklar, kompozitler, tekstiller ve lifler, birkaçını saymak gerekirse, pek çok biçimde olabilir. Kullanımları hem işlevsel hem de kozmetiktir, ancak nerede ve nasıl kullanılırsa kullanılsın amaca uygun olmalıdır.

Araştırma, geliştirme ve kalite kontrol işlemlerinin büyük bir kısmı mekanik özelliklerin ölçülmesi etrafında dönmektedir. Pek çok polimer mühendislik malzemeleri şeklinde kullanılır, ancak gıdalarda (örneğin glüten, pektin veya jelatin), ahşap, kağıt ve diğer malzemelerde de aynı ölçüde test edilmesi gereken doğal polimerler vardır.

Metallerin veya seramiklerin aksine, polimerler formüle dayalı bir davranış modeli izlemezler ve sonuç olarak özelliklerini tanımlamak zor olabilir. Viskoelastiktirler, viskoz bir sıvı ve elastik katının bir kombinasyonu özelliklerine sahiptirler, baskın davranış bağımlıdır.
Gerilim hızı ve sıcaklık gibi test koşullarının yanı sıra polimerin kendisinin mikro yapısı ve bileşimi üzerinde. farklı
metaller veya seramikler, altında tanımlanmış bir lineer elastik başlangıç yükü ile mutlaka elastik-plastik deformasyona uğramazlar.
akma noktası, ardından kalıcı plastik deformasyon.

Ek olarak, birçok polimerin bir “cam geçiş noktası” vardır. Polimer soğutulduğunda, bu terim, bir polimerin yumuşak bir katıdan sert bir camsı malzemeye dönüştüğü bir sıcaklık aralığını ifade eder. NS
polimerin özellikleri bu sıcaklığın altında çok farklıdır ve kırılgan bir şekilde kırılır. Polimerin cam geçiş noktasına göre sıcaklığı, çapraz bağlanma derecesi, kristallik derecesi, bileşim ve takviyeler gibi faktörlerin hepsinin stres-gerinim grafiğinin biçimi üzerinde büyük etkisi vardır. Bir polimer, cam geçiş noktasının çok altında bir sıcaklıktaysa veya yüksek derecede moleküler hizaya sahipse, stres-gerinim grafiği bir metalin elastik-plastik eğilimini izleyebilir. Çapraz bağlanma derecesi düşükse ve polimerin sıcaklığı camsı geçişin çok üzerindeyse, bir elastomer gibi davranması muhtemeldir ve stres-gerinim grafiği bir S-şekli şeklini alabilir veya sürekli bir gerilim artışı gösterebilir. çok geniş bir uzatma periyodu boyunca. Bazı kauçuklar kırılma anında yaklaşık %1000 uzamaya ulaşabilir.
Sonuç olarak, belirli polimerlerin akma gerilimi belirlenemez. Bunun yerine genellikle %0,1-0,5 gerinim için bir kanıt gerilimi kullanılır. İlk lineer elastik deformasyonun olmaması aynı zamanda gerçek bir Young modülünün hesaplanamayacağı anlamına gelir. Önceden belirlenmiş bir noktada bunun yerine bir sekant veya tanjant modülü kullanılır.

Termoplastikler
Termoplastikler, özellikle yüksek sıcaklıklarda nispeten yumuşak ve deforme olabilen polimerlerdir. Belirli sıcaklıklarda eriyebilirler ve bir kalıba uyacak şekilde şekillendirilip (tekrar ısıtma yoluyla) yeniden şekillendirilebilirler. Tel ve hafif hizmet programları dahil olmak üzere çok çeşitli yapısal uygulamalara sahiptirler. Ayrıca doğal ve sentetik lifler için bir matris olarak kullanılırlar.

Termoset Polimerler
Termoset polimerler sert ve kırılgandır. Erimezler, bunun yerine ısıtıldığında geri dönüşü olmayan bir şekilde sertleşirler. Başlangıç materyalleri yumuşak bir katıdır ve ısı uygulaması, kovalent bağların oluşumuna ve alt birimlerin çapraz bağlanmasına izin verir. Özelliklerinin sıcaklığa bağımlılığı, termoplastiklerinkine kıyasla ihmal edilebilir. Enjeksiyon kalıplama, ekstrüzyon kalıplama, sıkıştırma kalıplama veya döndürmeli döküm yoluyla nihai şekillerine getirilirler. Kullanım alanları eklemleri, yapıştırıcıları ve koruyucu kaplamaları içerir.

Elastomerler
Elastomerler, kauçuk benzeri esnekliğe sahip viskoelastik polimerlerdir. Düşük elastik modül ve yüksek başarısızlık gerilimi ile birlikte zayıf moleküller arası kuvvetlere sahiptirler. Kullanım alanları arasında köpükler, contalar ve lastik eldivenler bulunur.

POLİMER TEST ÇEŞİTLERİ
Stable Micro Systems, polimerlerin çekme ve sıkıştırma özelliklerini ölçen aletler üretmektedir. Herhangi bir üretim yeniliğinde olduğu gibi, nihai ürün, fiziksel özelliklerini değerlendirmek için bir kalite kontrol sürecinden geçmelidir. Bir Doku Analiz Cihazı bu prosedürün çok önemli bir parçasıdır ve bir ürünün fiziksel özelliklerini ölçmek için çeşitli sıkıştırma, çekme, ekstrüzyon, yapışma, bükme veya kesme testleri uygulayarak öğelerin mekanik (ve duyusal) özelliklerini test etmek için güvenilir bir yol sağlar; çekme mukavemeti, geçme kuvveti, kırılganlık, sıkıştırılabilirlik, bunlardan sadece birkaçı. Polimerlerin geniş kapsamlı özellikleri ve geniş uygulama yelpazesi nedeniyle, test türleri genellikle mühendislik malzemeleri için kullanılan geleneksel çekme ve eğme testlerinden daha geniştir. Test, bir uygulama için optimum malzemeyi belirlemeye, uygulamalarda kullanım sırasında kuvvetlere dayanacak parçalar tasarlamaya, değişen stres koşulları altında parçaların dayanıklılığını veya ömrünü belirlemeye ve her uygulama için en iyi kalite kontrol kontrollerini sağlamaya yardımcı olabilir. Her numune tipinde olduğu gibi, uyulması gereken endüstri spesifikasyonları vardır. Pek çok üretici, özellikle tüketici, otomotiv, tıp ve havacılık endüstrilerindekiler, numunelerini standart yöntemlere göre test etmeyi tercih ediyor. Ürün performansı, hammadde tedarikçileri ve üreticilerden bitmiş ürününkilere kadar polimer tedarik zincirinin her seviyesindeki üreticiler için önemli bir endişe kaynağıdır. Polimer hammaddeleri genellikle toz halinde gelir. Bunlar, Toz Akış Analizi, Sınırsız Akma Stresi ve Toz Dikey Kesme gibi toz ölçümleri kullanılarak ölçülebilir. Bununla birlikte, bu makale katı haldeki polimer malzemelerin özelliklerine odaklanmaktadır. Polimer özelliklerini araştırmak için kullanılan testler, bükülme, sıkıştırma ve çekme gibi standart konfigürasyonları saf formlarında içerir, ancak birçok test stres durumlarının bir kombinasyonunu içerir. Bunlar, girinti ve taklit ölçümü içerir. Taklitsel ölçümler, örneklerin gerçek hayatta belki de maruz kalacakları ve standart bir yöntemde belirtilen kısıtlı biçime bağlı olmayan bir şekilde değerlendirme imkanı sağlar, böylece test esnekliği ve potansiyel olarak daha anlamlı sonuçlar sağlar. Zamana bağlı sürünme ve gevşeme özellikleri de
çoğu polimerin viskoelastik doğası nedeniyle birçok üreticinin ilgisini çeker. Bu testler tipik olarak standart testlere benzer bir konfigürasyon veya test düzeneği kullanılarak gerçekleştirilir, ancak standart bir yükleme-boşaltma döngüsü yerine testler, belirli bir gerilim veya gerinimdeki bir tutma periyodu ile gerçekleştirilir veya döngüler çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir.

Tension (Germe)

Örnek standart yöntemler: ASTM D638, ISO 527, ASTM D882, ASTM D412. Çekme testi, basitliği nedeniyle malzeme endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Gerilme ve gerinim, örneğin geometrisi kullanılarak, eğilme veya sıkıştırma gibi diğer testlerden daha güvenilir bir şekilde hesaplanabilir. ‘Çekme testi’ genellikle, bir hedef mesafeye ulaşılana veya numune kırılana kadar sabit bir hızda ayrılan iki Germe Sapı arasına bir numunenin yerleştirilmesini ifade eder. Ancak, numuneler diğer testlerde çekme durumuna getirilebilir; kenarına kenetlenen ince bir film örneğinin delinmesi, malzemeyi çift eksenli bir gerilim durumuna sokar. Bu tür testler, pratik nedenlerden dolayı iki tutamak arasına sıkıştırılmaya uygun olmayan bir malzemenin çekme özellikleri hakkında bilgi verebilir.

En temelde, kopma kuvvetini (N) ve kopma uzamasını (mm) ölçmek için bir çekme testi kullanılabilir. Ancak, doğru boyutsal ölçümler yapılırsa, gerilme-gerinim grafikleri çizilebilir. Bunlar, akma mukavemeti, çekme mukavemeti (kopmada), elastik modülü (tipik polimer S-şekilli eğriden dolayı Young modülünden ziyade genellikle bir sekant veya tanjant modülü), herhangi bir noktadaki çekme gerilmesi, akma gerilmesi ve gerilme hakkında bilgi verebilir. kırmak. Elastomerleri test ederken, test ekipmanı numuneleri gerilimde kıracak kadar geniş olmayabilir. Bunun yerine, çekme gerilimi genellikle %200 gerinim gibi çeşitli noktalarda kaydedilir. Aynı noktada bir elastik modül ölçülebilir.

Bazı gevrek polimerler, kırılmaya kadar doğrusal olan bir stres-gerinim eğrisi ile düşük kopma gerilmelerine (<%5) sahiptir. Bunlar, cam geçiş noktalarının altındaki polimerleri ve fiber takviyeli polimer matris kompozitlerini içerir. Bu genellikle yüksek bir kırılma mukavemetine, ancak ani ve dramatik bir arızaya neden olur.

Puncture

Bazı durumlarda, çekme testindeki varyasyonlar, üretici veya araştırmacı tarafından ihtiyaç duyulan sonuçları sağlarken geleneksel iki kavrama yönteminden daha basit olabilir. Film Destek Donanımı, ince filmlerin mekanik özelliklerinin ölçülmesini sağlar. Testi gerçekleştirmeden önce, numune yükseltilmiş bir Perspex platformundaki bir deliğin üzerine yerleştirilir. Bir üst plaka, numunenin test sırasında kaymasını önler. Ardından, Doku Analizörünün kolu 5 mm paslanmaz çelik bilyeli bir sondayı açıklığa indirirken test gerçekleştirilir. Numune çift eksenli bir gerilim durumuna yerleştirilir. Filmi yırtmak için maksimum kuvvet kaydedilir ve numunenin patlama mukavemeti olarak adlandırılır. Filmin esneklik ve gevşeme özellikleri de ölçülebilir. Esneklik, bilyeli sonda geri çekilmeden önce film yüzeyine seçilen bir mesafeye bastırılarak değerlendirilebilir ve sıkıştırma işi ile geri çekme işi arasındaki oran olarak hesaplanabilir. Benzer şekilde, ürünün geri kazanımının değerlendirilmesine izin vermek için test içinde bir bekleme süresinin eklenmesiyle gevşeme ölçülebilir. Patlama mukavemeti, esneklik ve gevşeme, herhangi bir polimerin mekanik özelliklerini belirlemede önemli faktörler olup, üreticilerin ürün yapısını ve formülasyonunu optimize etmesine olanak tanır. Çoklu film patlama testlerinin ölçümü için benzer bir teçhizat mevcuttur – İndekslenebilir Film Destek Donanımı.

Compression

Örnek standart yöntemler: ASTM D695, ISO 604. Sıkıştırma testi, bir malzemenin tek eksenli bir sıkıştırma yükü altındaki davranışının değerlendirilmesi için yararlıdır. Bu, uygun geometrinin bir örneğinin (örneğin katı dairesel veya dikdörtgen kesitli bir prizma veya bir boru kesiti) kullanılması koşuluyla temel malzeme özelliklerini hesaplamak için kullanılabilir. Bu tip test özellikle inşaat endüstrisinde kullanılanlar (polimer betonlar veya köpükler) gibi sıkıştırmada doğal olarak kullanılan malzemelerin ölçümü için kullanışlıdır. Bu tür bir test, basit bir ezme kuvveti ölçümünün yardımcı olduğu durumlarda, temel olmayan özelliklerin değerlendirilmesi için de son derece yararlıdır. Basınçlı testler genellikle enjeksiyon kalıplamaya yönelik termoplastik polimerler veya ısıyla sertleşen polimerler gibi daha sert, kendi kendini destekleyen numuneler için kullanılır.

INDENTATION AND PENETRATION
Indentation

Örnek standart yöntem: ISO 7619-1. Girinti testi, polimerler de dahil olmak üzere birçok malzemenin mekanik karakterizasyonu için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bir girinti testinden elde edilen en önemli parametre, genellikle bir malzemenin yerel yüzey deformasyonuna karşı direnci olarak tanımlanan sertliktir. Yumuşak yiyeceklerin kıvamı ve yapışkanlığı gibi düzensiz nesnelerin kalitesini izlemek için çok faydalı bir testtir. Bununla birlikte, bu test düzeneği, numunenin düz bir yüzeye ve homojen bir yapıya sahip olması durumunda, test sırasında doğru ölçümlerin yapılmasını sağlayan faydalı stres-gerinim verileri sağlayabilir. Yükleme kolu sabit bir hızla aşağı doğru hareket eder ve sondayı belirli bir kuvvete veya mesafeye ulaşana kadar numunenin içine doğru iter. Bu kuvvet (veya mesafe) belirli bir süre boyunca tutulur ve prob numune yüzeyinden ikinci bir sabit hızda çekilir. Numunede, meydana gelen plastik deformasyon derecesine karşılık gelen, girintinin artık bir izi kalır. Prob numuneden çekilirken elastik deformasyonun çoğu serbest kalır.
Polimerler genellikle bir bilye indenter (Brinell sertliği) veya Shore durometre kullanılarak girintilenir, bunların her ikisi de bir Doku Analizörü kullanılarak ölçüm için Stable Micro Systems tarafından sağlanabilir. Elmas şeklindeki Vickers indenterler ayrıca Stable Micro Systems tarafından sağlanan bazı polimer araştırmacıları tarafından da kullanılabilir. Shore durometreler, deformasyona karşı direnç ölçümü kullanarak malzemelerin çentik sertliğini belirlemek için kullanılır. A ve D en sık kullanılan iki ölçektir. Shore sertliği, diğer girinti sertliği ölçümleriyle eşitlenemez. Genellikle bir malzemenin özelliklerinin araştırılmasından ziyade kalite kontrolü ve araştırma ve geliştirme için ampirik bir test olarak kullanılır. Gerçekleştirilmesi hızlı bir test olduğu ve sertlik ölçeğinin anlaşılması kolay olduğu için bu amaçlar için çekicidir. Shore sertlik testinin çoğu standart ve vulkanize kauçuk, termoplastik elastomerler, jeller ve plastikler üzerinde gerçekleştirilir. Bu malzemelerden herhangi birini ölçmeden önce, bazı malzemeler A ve D dışındaki Shore yöntemlerine daha uygun olduğundan Shore referans tablolarına başvurmak gerekir. Shore A ve D probları biraz farklı geometrilere sahiptir (gösterildiği gibi).

Standart Olmayan Penetrasyon: Viskoz Polimer Ölçümü Viskoz yarı katı polimerlerin özellikleri, çocuklar için tasarlanan ‘play slime’ın popülaritesinin artması nedeniyle son yıllarda artan bir ilgiyle karşı karşıya kaldı. Bu ürünlerin sertliği ve yapışkanlığı özellikle önemlidir ve Mini Yapışkanlık Sistemi kullanılarak ölçülebilir. Bu, kesilen yüzeyin atmosfere maruz kalmasını en aza indirirken, viskoz bir polimer örneğini (veya diğer viskoelastik yarı katıyı) kesmeye tabi tutma ilkesine dayanır. Kapağın yüksekliği numunenin boyutu ve şekli tarafından önceden belirlendiğinden, meydana gelen parçanın sınırlı bir şekilde sıkıştırılmasıyla numunenin üzerine bir tutma plakası yerleştirilir.
Dar bir bıçak, numuneyi kesmek için tutma plakasındaki bir yarıktan geçirilir ve belirli bir hareket mesafesinden sonra geri çekilir. Numune ve bıçak arasındaki yakın temas, atmosfere maruz kalma yoluyla numune reolojisindeki değişiklik potansiyelini sınırlar.

FLEXURE

Örnek standart yöntemler: ASTM D790, ISO 178 Genellikle “üç noktalı eğme testi” olarak adlandırılan eğilme testi, uzun bir süreç içerir.
Numune iki desteğin (veya kavisli yüzeyleri nedeniyle “silindirler”) üzerine belirli bir mesafeye yerleştirilir ve üçüncü bir silindir aşağı doğru hareket eder.
bu desteklerin ortasında numuneyle temasa geçin. Bazı durumlarda, dört noktalı bükme testini başlatmak için numunenin üzerine iki silindir indirilir. Yükleme kolu, numuneyi bükmek için sabit bir hızla aşağı doğru hareket eder. Numune yeterince kırılgansa ve
Yük hücresinin limitleri dahilinde gerekli kuvvet, kırılma meydana gelecektir. Bisküvi kırılması veya köpek çiğneme sertliği gibi düzensiz nesnelerin kalitesini izlemek için çok faydalı bir testtir. Bununla birlikte, bu test düzeneği, numunenin tek biçimli dikdörtgen veya dairesel enine kesiti varsa, numune boyutlarının doğru ölçümlerinin yapılmasını sağlayarak faydalı stres-gerinim verileri sağlayabilir. Test sırasında uygulanan kuvvet, probun hareket ettiği mesafe ve süre, Exponent yazılımına kaydedilir. Farklı numuneler farklı yük-mesafe tepkileri verecektir – daha güçlü ve daha sert numuneler daha yüksek kuvvetler gösterir, kırılgan numuneler herhangi bir plastik deformasyon oluşmadan önce kırılır ve sert numuneler deformasyon için gereken büyük miktarda enerjiye karşılık gelen eğrinin altında geniş bir alan gösterir. Birçok polimerin (özellikle termoplastiklerin) fiziksel özellikleri sıcaklıkla değiştiğinden, bazen malzemeleri kullanılacakları sıcaklıkta test etmek pratikte uygundur.

KAYMA SÜRTÜNME

Örnek standart yöntem: ISO 8295, ASTM D1894 Kayma sürtünmesi, birçok polimerik malzeme için, özellikle ambalajlamada kullanılan film formunda olanlar için önemli bir ölçümdür, ancak herhangi bir yarı-sert ila sert polimer bu şekilde ölçülebilir. Sürtünme özelliklerinin ölçümleri, aşağıdaki durumlarda bir film veya kaplama numunesi üzerinde yapılabilir.
kendi üzerinde veya başka bir madde üzerinde kayma. Sürtünme katsayıları, ambalaj uygulamalarında geniş ilgi gören plastik filmlerin kayma özellikleri ile ilgilidir. Sürtünme katsayısı, sürtünme kuvvetinin, genellikle yerçekimi olan ve temas halindeki iki yüzeye dik olarak etki eden kuvvete oranı olarak tanımlanır. Bu katsayı, hangi nispi zorluğun bir ölçüsüdür:
bir malzemenin yüzeyi, kendisinin veya başka bir malzemenin bitişik yüzeyi üzerinde kayacaktır. Statik veya başlangıç ​​sürtünme katsayısı, yüzeylerin birbirine göre hareketini başlatmak için ölçülen kuvvetle ilgilidir. Kinetik veya kayma katsayısı
Sürtünme, bu hareketin sürdürülmesinde ölçülen kuvvetle ilgilidir. Kayma özellikleri, örneğin polietilen gibi bazı plastik filmlerdeki katkı maddeleri tarafından oluşturulur. Bu katkı maddelerinin film matrisi ile değişen derecelerde uyumluluğu vardır. Bazıları çiçek açar veya yüzeye sızar, onu yağlar ve daha kaygan hale getirir.
Bu çiçeklenme eylemi, film yüzeyinin tüm alanlarında her zaman aynı olmayabileceğinden, bu testlerden elde edilen değerler tekrarlanabilirlik açısından sınırlı olabilir.
Stable Micro Systems, taklit, ampirik ve uygulamalı yöntemler dahil olmak üzere bu makalede ana hatları verilen standart yöntemlerin çok ötesinde birçok polimer uygulamasına yardımcı olabilir, böylece ürününüzün kullanılması amaçlandığı şekilde test edilebilir.

Dr Katie Plummer, Applications Specialist at Stable Micro Systems