ASTM D882 - اختبار الشد للأغشية البلاستيكية الرقيقة

تعد الأغشية والأغطية البلاستيكية الرقيقة خيارًا شائعًا للتغليف ويمكن العثور عليها لحماية العديد من العناصر اليومية من بقايا الطعام إلى السلع الاستهلاكية. ومن الأهمية بمكان أن يحصل مصنعو البلاستيك وشركات التعبئة والتغليف على ملف تعريف ميكانيكي دقيق للأغشية البلاستيكية التي ينتجونها للتأكد من أنها تلبي التوقعات المطلوبة.

تعد الأغشية والأغطية البلاستيكية الرقيقة خيارًا شائعًا للتغليف ويمكن العثور عليها لحماية العديد من العناصر اليومية من بقايا الطعام إلى السلع الاستهلاكية. ومن الأهمية بمكان أن يحصل مصنعو البلاستيك وشركات التعبئة والتغليف على ملف تعريف ميكانيكي دقيق للأغشية البلاستيكية التي ينتجونها للتأكد من أنها تلبي التوقعات المطلوبة. ASTM D882 هو معيار اختبار شائع يستخدم لتحديد خصائص الشد للأغشية البلاستيكية الرقيقة ويستخدم بشكل شائع لأغراض مراقبة الجودة في الخط. تم تصميم هذا الدليل لتعريفك بالعناصر الأساسية لاختبار الشد ASTM D882 وسيقدم نظرة عامة على المعدات والبرامج والعينات المطلوبة. ومع ذلك، يجب على أي شخص يخطط لإجراء اختبار ASTM D882 ألا يعتبر هذا الدليل بديلاً مناسبًا لقراءة المعيار الكامل واتباعه.

اختبار الفيلم الفاصل لبطاريات المركبات الكهربائية
على الرغم من أن ASTM D882 ليس معيارًا رسميًا لاختبار أفلام فصل بطاريات المركبات الكهربائية، إلا أنه يتم تعديل هذا المعيار لتقييم الخواص الميكانيكية لهذه المواد. تعد الأفلام الفاصلة جزءًا مهمًا من بطاريات الليثيوم أيون وغيرها من بطاريات الإلكتروليت السائلة التي تفصل الأنود والكاثود. المادة الأكثر شيوعًا المستخدمة في فيلم الفاصل هي البولي أوليفين، وهو فيلم بوليمر قوي بما يكفي لتحمل عملية اللف أثناء التجميع بالإضافة إلى الطلاء غير المتساوي للليثيوم على الأنود بسبب الاستخدام المكثف. تعمل المادة الفاصلة الأكثر أمانًا والأقوى على منع الاتصال بين الأنود والكاثود بشكل أكثر فعالية، بينما تساعد المادة الرقيقة على تقليل وزن كل بطارية وتحسين كثافة الطاقة.

يمكن أن يكون اختبار هذه المواد وفقًا للمواصفة ASTM D882 مفيدًا جدًا لفحوصات مراقبة الجودة وكذلك في البحث والتطوير عند محاولة تحديد الحل الأمثل لفيلم الفصل. بالإضافة إلى ذلك، كما هو الحال بالنسبة للعديد من مواد الأغشية الرقيقة الأخرى، فإن فيلم الفاصل متباين الخواص ولذلك يوصى باختباره في اتجاهات قطع/اختبار مختلفة متعددة.

تم تصميم ASTM D882 خصيصًا لاختبار المواد البلاستيكية التي يقل سمكها عن 1 مم، ويمكن استخدامها لاختبار أي نوع من العينات البلاستيكية ضمن نطاق السمك المحدد هذا. يجب اختبار المواد البلاستيكية التي يزيد سمكها عن 1 مم وفقًا لمعيار ASTM D638. يتم إجراء اختبار ASTM D882 على آلة اختبار عالمية (وتسمى أيضًا آلة اختبار الشد) بسرعة متقاطعة ثابتة. فيما يلي خصائص الشد الأكثر قياسًا:
-قوة الشد
-قوة الخضوع
- سلالة العائد
- إجهاد عند الاستراحة
-معامل المرونة

أثناء اختبار ASTM D882، يتم سحب العينات في حالة توتر حتى الفشل. تعتمد سرعة التقاطع على طول العينة ويمكن حسابها بضرب فصل القبضة الأولي (طول العينة) بمعدل الضغط الأولي بالملم/مم × دقيقة. معدل الضغط الأولي مشروط بالاستطالة القصوى للعينة عند الكسر. نظرًا لأن الأفلام والأغطية البلاستيكية تميل إلى أن تكون مرنة للغاية، فمن الشائع أن تكون هناك حاجة إلى سرعات أعلى. أحد العوامل الحاسمة في اختبار ASTM D882 هو استخدام التحميل المسبق المناسب. عادة ما تكون عينات الأغشية الرقيقة مسترخية وغير مشدودة عند تحميلها في قبضة الاختبار. يساعد التحميل المسبق، الذي يمكن تهيئته بسهولة في برنامج الاختبار، على إزالة أي تباطؤ في العينة قبل تسجيل البيانات أثناء الاختبار، مما يضمن دقة النتائج وقابليتها للتكرار.

هذا الاختبار مخصص للعينات التي لا يزيد سمكها عن 10% على طول العينة بين المقابض. يجب أن تكون العينات الأكثر سمكًا التي تقترب من حد سمك 1 مم موحدة في حدود 5٪. يجب أن يتراوح عرض العينات بين 5.0 و25.4 مم، وأطول بمقدار 50 مم على الأقل من مسافة الفصل المستخدمة أثناء الاختبار. يبلغ طول مقياس العينة القياسي للاختبار 250 ملم. ومع ذلك، إذا لم يكن ذلك ممكنًا، يكون الحد الأدنى لطول العينة 100 مم (طول المقياس 50 مم) مقبولًا طالما ثبت أن هذا لا يؤثر على النتائج. إذا كانت العينة من مادة متناحية، فإن المعيار يتطلب اختبار خمس عينات على الأقل من كل عينة. ومع ذلك، إذا كان هناك شك في أن العينة متباينة الخواص، فيجب اختبار عشر عينات على الأقل، خمس منها على طول محورها الطويل، وخمس على طول المحور متباين الخواص المفترض. علاوة على ذلك، لا يمكن استخدام العينات المستخدمة لتحديد المعامل لتحديد قوة الشد أو أي خصائص شد أخرى، مما يعني أن أي شخص يختبر ASTM D882 سيكون من الحكمة إنتاج عدد كبير من العينات من أجل قياس جميع الخصائص ذات الصلة بشكل مناسب.

السيطرة
نظرًا للطبيعة المرنة والحساسة لهذه العينات البلاستيكية، يمكن أن يمثل الإمساك بها تحديًا. توفر المقابض الجانبية الهوائية ضغط هواء مدخل قابل للتعديل لضمان إمكانية تثبيت العينات بشكل كافٍ طوال الاختبار. تُفضل المقابض الهوائية على الحركة اللولبية أو المقابض المشدودة يدويًا عند اختبار الأغشية الرقيقة، حيث تضيف المقابض الأخيرة تنوعًا إلى ضغط التثبيت ويمكن أن تسمح بمزيد من عدم الاتساق في نتائج الاختبار وزيادة فرصة كسر الفك أو الانزلاق. في بعض الحالات بالنسبة لعينات الأغشية الرقيقة جدًا، يمكن أيضًا استخدام مقابض أسطوانية ذاتية الشد.

محاذاة العينة
يمثل اختبار الشد للأغشية الرقيقة والرقائق تحديات أكثر من اختبار العينات الصلبة، ومعظم الأغشية الرقيقة والرقائق المستخدمة في تصنيع بطاريات السيارات الكهربائية رقيقة للغاية، حيث لا يزيد سمكها عن 15 ميكرون. تتضرر هذه المواد بسهولة بسبب سوء التعامل معها؛ حتى الفعل البسيط المتمثل في إمساك طبقة رقيقة أو رقائق معدنية يمكن أن يؤدي إلى إتلاف العينة. تعد محاذاة هذه العينات الدقيقة بشكل صحيح نقطة ألم رئيسية للعديد من مختبرات الاختبار، ويوصى باستخدام جهاز تحميل العينات الدقيق. تستخدم هذه الأجهزة مشبك محاذاة قابل للفصل وسكة خطية لتوجيه العينات إلى المقابض، وهي متوفرة بأحجام متعددة لاستيعاب مجموعة واسعة من أبعاد العينات.

وجوه الفك
نظرًا لأن عينات ASTM D882 هشة، فإن اختيار وجه الفك يعد أيضًا أمرًا بالغ الأهمية لنجاح الاختبار. لا يُنصح باستخدام وجوه الفك المسننة لأنها يمكن أن تسبب ضررًا للعينة عند الإمساك بها، مما يؤدي إلى كسر الفك أو الحصول على نتائج غير دقيقة. لا تؤدي الوجوه المطاطية إلى إتلاف عينات الأغشية الرقيقة وقد ثبت أنها تمنع انزلاق العينة لأنها تضعف في الوجوه أثناء عملية الاختبار، مما يجعل الوجوه المطاطية المقترنة بقبضات هوائية هي التركيبة المفضلة. ينتج عن هذا المزيج أيضًا النتائج الأكثر تكرارًا.

يجب أن تتطابق وجوه الفك المطاطية مع عرض نهاية العينة الممسكة أو المبوبة. حجم الوجه الأكثر شيوعًا لهذا النوع من المواد هو 25 مم × 25 مم (1 بوصة × 1 بوصة). يسمح العرض المطابق بسهولة محاذاة العينة، وهو أمر بالغ الأهمية للحصول على فواصل جيدة ونتائج اختبار دقيقة. في حالة أن عرض العينة يكون على الجانب الأصغر من التسامح للمعيار، فمن الضروري أن تكون وجوه الفك على الأقل بنفس عرض العينة، ولكن يكون العرض أيضًا مقبولاً في هذه الحالة.

يعد إمساك الخط أيضًا أمرًا ممكنًا لعينات الأفلام الرقيقة جدًا بالنسبة للوجوه المطاطية. تتضمن وجوه الاتصال الخطية وجهًا فكيًا أملسًا ووجهًا معاكسًا مستديرًا، مما يساعد على توزيع قوة التثبيت على طول خط واحد متعامد مع حركة الرأس المتقاطع. الجانب الأكثر أهمية في الإمساك هو تجنب الانزلاق عند الاختبار، وكذلك الحفاظ على توزيع الضغط حتى في جميع أنحاء كل عينة أثناء الاختبار.