Jak Zmierzyć Odpornośc Cieplną Tworzyw?

10 sierpnia 2022
Analizując możliwość zastosowania danego tworzywa do wybranej aplikacji, możemy stanąć przed problemem określenia rodzaju odporności cieplnej (inaczej termicznej, temperaturowej) posiadanej przez materiał. Wcześniej czy później pojawi się pytanie co tak naprawdę rozumiemy przez jego odporność na ciepło? Czy odporność cieplną materiału można zmienić za pomocą dodatków lub wypełniaczy? Jak ją zmierzyć i jak wyrazić?

Dla wielu osób wyznacznikiem odporności temperaturowej tworzyw sztucznych są powszechnie znane badania w postaci:

  • temperatury mięknienia wg Vicata VST (wartość temperatury, w której stalowa igła o określonej powierzchni przekroju pod stałym obciążeniem 10N lub 50N zagłębi się na głębokość 1 mm, przy stałym wzroście temperatury wynoszącym od 50 lub 120°C/godzinę) – normy odniesienia ISO 75, ASTM D648
  • temperatury ugięcia pod obciążeniem HDT, która oznaczana jest na znormalizowanej kształtce pomiarowej (80x10x4mm) poddawanej zginaniu trójpunktowemu pod stałym obciążeniem do uzyskania normatywnej wartości ugięcia standardowego przy określonej prędkości ogrzewania. Metody pomiarowe - w zależności od zastosowanego naprężenia zginającego: A-1,80 MPa; B-0,45 MPa; C-8,00 MPa. Standardowo wykonuje się trzy powtórzenia w serii pomiarowej i stanowi porównawczą ocenę zachowania się różnych materiałów w podwyższonej temperaturze pod obciążeniem przy określonej szybkości wzrostu temperatury. 

Takie założenie jest niestety błędne pomimo faktu, że wiele osób używa temperatury ugięcia pod obciążeniem jako wskaźnika odporności tworzywa na działanie temperatury zakładając, że jest to maksymalna wartość ekspozycji temperaturowej, jakiej może być poddany materiał.

Wspomniane powyżej badania służą określeniu jednej konkretnej właściwości w określonych warunkach obciążenia (krótkoterminowego) i nie stanowią w żaden sposób korelacji z długotrwałym obciążeniem materiału. Innymi słowy parametry te nie wskazują, jak zmienią się właściwości materiału pod wpływem trwającego w czasie narażenia na podwyższone temperatury.

Z kolei inni – również mylnie - zakładają, że dopóki materiał znajduje się w warunkach poniżej temperatury topnienia, to wówczas wszystko powinno być w porządku. Problem polega na tym, że wiele materiałów traci swoje właściwości na długo przed osiągnięciem temperatury topnienia. Ponadto większość materiałów amorficznych, takich jak PC i ABS, nie ma jednoznacznie widocznych i odpowiednio ostrych temperatur topnienia.

To, co tak naprawdę chcielibyśmy wiedzieć, to jaka jest maksymalna temperatura, na jaką materiał może być wystawiony w sposób ciągły przez cały okres użytkowania bez znaczącej utraty właściwości i wyglądu? Ani HDT, ani temperatura topnienia nam tego nie powiedzą. Na szczęście jednak istnieje test (metoda badawcza) opracowana przez Underwriters Laboratory (UL746B) i określająca tzw. wskaźnik temperaturowy (RTI – Relative Thermal Index), stanowiący odpowiedź na temat utraty właściwości materiałów polimerowych w czasie pod wpływem działania temperatury. CDN…

 

 

Autor: Eksperci GA
Źródło: Eksperci GA