Đang tải... (xem toàn văn)
Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 10156-1:2013 của bộ TCVN 10156 (ISO 22088) cung cấp thông tin và hướng dẫn chung liên quan đến sự lựa chọn phương pháp thử được sử dụng để xác định sự rạn nứt do ứng suất môi trường (ESC).
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10156-1:2013 ISO 22088-1:2006 CHẤT DẺO - XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN CHỐNG RẠN NỨT DO ỨNG SUẤT MÔI TRƯỜNG (ESC) PHẦN 1: HƯỚNG DẪN CHUNG Plastics - Determination of resistance to environmental stress cracking (ESC) - Part 1: General guidance Lời nói đầu TCVN 10156-1:2013 hồn toàn tương đương ISO 22088-1:2006 TCVN 10156-1:2013 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC61 Chất dẻo biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Bộ tiêu chuẩn TCVN 10156 (ISO 22088) Chất dẻo - Xác định độ bền chống rạn nứt ứng suất môi trường (ESC), bao gồm tiêu chuẩn sau: - TCVN 10156-1 (ISO 22088-1), Phần 1: Hướng dẫn chung - TCVN 10156-2 (ISO 22088-2), Phần 2: Phương pháp lực kéo không đổi - TCVN 10156-3 (ISO 22088-3), Phần 3: Phương pháp uốn cong - TCVN 10156-4 (ISO 22088-4), Phần 4: Phương pháp ấn bi kim - TCVN 10156-5 (ISO 22088-5), Phần 5: Phương pháp biến dạng kéo không đổi - TCVN 10156-6 (ISO 22088-6), Phần 6: Phương pháp tốc độ biến dạng chậm Lời giới thiệu Khi vật liệu chất dẻo chịu ứng suất bị biến dạng khơng khí điểm chảy dẻo, rạn nứt ứng suất xuất sau khoảng thời gian dài Những ứng suất ứng suất nội ứng suất ngoại, kết hợp hai Sự phơi nhiễm đồng thời với mơi trường hóa chất ứng suất biến dạng rút ngắn đáng kể thời gian gây phá hủy so với thời gian môi trường trơ Hiện tượng gọi rạn nứt ứng suất môi trường (ESC) xuất nhiều vật liệu, bao gồm chất dẻo Nó làm giảm đáng kể ứng suất biến dạng cho phép theo thời gian ESC cho thường xảy thông qua trình sau: 1) Sự hình thành khe nứt nhỏ cỡ micro bên mẫu thử có tập trung ứng suất vi mơ sau tác dụng lực 2) Sự hình thành phát triển khe nứt lớn phá vỡ liên kết phân tử khe rỗng hình thành tác động mơi trường hóa chất, hình thành vết rạn, tạo nên từ khe nứt liên thông thớ nhỏ 3) Sự phát triển vết rạn phá vỡ thớ nhỏ tác động ứng suất tiếp xúc với môi trường hóa chất 4) Cuối cùng, vết nứt bắt đầu đầu vết rạn, dẫn đến phá hủy giòn Các vết nứt xun qua hết chiều dày vật liệu, tách thành hai nhiều mảnh, chúng bị chặn lại lan tới vùng có ứng suất thấp có hình thái học vật liệu khác Việc xác định ESC phức tạp bị ảnh hưởng nhiều thơng số, bao gồm: - kích thước mẫu thử; - trạng thái mẫu thử (hướng, cấu trúc, ứng suất nội); - chuẩn bị mẫu thử; - trình gia nhiệt mẫu; - ứng suất biến dạng; - nhiệt độ thử nghiệm; - thời gian thử nghiệm; - mơi trường hóa chất; - phương pháp gây nên ứng suất biến dạng; - tiêu chí phá hủy Bằng cách thay đổi thông số khơng đổi, đánh giá ảnh hưởng tương đối biến số đến ESC Mục tiêu phép đo ESC nhằm xác định ảnh hưởng tương đối phơi nhiễm mơi trường hóa chất lên chất dẻo (các mẫu thử vật phẩm) Các phép đo sử dụng để đánh giá ảnh hưởng điều kiện đúc đến chất lượng vật phẩm dạng phá hủy tương ứng với dạng nhận ứng dụng thực tiễn Tuy nhiên, xây dựng mối quan hệ trực tiếp kết phép đo ESC thời gian ngắn mẫu thử với ứng xử thực tế vật phẩm, ứng xử phức tạp nhiều so với ứng xử mẫu thử CHẤT DẺO - XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN CHỐNG RẠN NỨT DO ỨNG SUẤT MÔI TRƯỜNG (ESC) PHẦN 1: HƯỚNG DẪN CHUNG Plastics - Determination of resistance to environmental stress cracking (ESC) - Part 1: General guidance Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn TCVN 10156 (ISO 22088) cung cấp thông tin hướng dẫn chung liên quan đến lựa chọn phương pháp thử sử dụng để xác định rạn nứt ứng suất môi trường (ESC) 1.2 Phần TCVN 10156 (ISO 22088) mơ tả phương pháp mẫu thử phải chịu lực kéo không đổi, ngâm tác nhân gây rạn nứt ứng suất nhiệt độ quy định Thời gian và/hoặc ứng suất mà mẫu bị đứt ghi lại 1.3 Phần TCVN 10156 (ISO 22088) mơ tả phương pháp dải chất dẻo phải chịu biến dạng uốn cố định phơi nhiễm với tác nhân gây rạn nứt ứng suất khoảng thời gian xác định trước 1.4 Phần TCVN 10156 (ISO 22088) mô tả phương pháp khoan lỗ có đường kính xác định mẫu thử ấn chèn vào lỗ viên bi kim thép có kích cỡ q khổ mẫu thử tiếp xúc với tác nhân gây rạn nứt ứng suất 1.5 Phần TCVN 10156 (ISO 22088) mô tả phương pháp mẫu chịu biến dạng kéo khơng đổi ngâm tác nhân gây rạn nứt ứng suất nhiệt độ chọn để thử nghiệm 1.6 Phần TCVN 10156 (ISO 22088) mô tả phương pháp mẫu chịu biến dạng tăng từ từ ngâm tác nhân gây rạn nứt ứng suất 1.7 Các phương pháp áp dụng cho vật liệu nhiệt dẻo 1.8 Các phép thử có ý nghĩa phân loại, không nên sử dụng liệu cung cấp để thiết kế dự đoán tính sản phẩm Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm cơng bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) ISO 150, Raw, refined and boiled linseed oil for paints and varnishes - Specifications and methods of test (Dầu lanh thô, tinh chế đun sôi dùng cho sơn véc-ni - Yêu cầu kỹ thuật phương pháp thử) ISO 293, Plastics - Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials (Chất dẻo - Đúc ép mẫu thử từ vật liệu nhiệt dẻo) ISO 294-1, Plastics - lnjection moulding of test specimens of thermoplastic materials - Part 1: General principles, and moulding of multipurpose and bar test specimens (Chất dẻo - Đúc phun mẫu thử từ vật liệu nhiệt dẻo - Phần 1: Nguyên lý chung đúc mẫu thử đa mục đích mẫu thử dạng thanh) ISO 2818, Plastics - Preparation of test specimens by machining (Chất dẻo - Chuẩn bị mẫu thử phương pháp gia công máy) Thuật ngữ định nghĩa Các thuật ngữ định nghĩa sau áp dụng cho tất phần TCVN 10156 (ISO 22088) trừ có quy định khác 3.1 Nhiệt độ thử nghiệm (test temperature) Nhiệt độ mà mẫu thử tiếp xúc với môi trường thử nghiệm chịu ứng suất 3.2 Thời gian thử nghiệm (test period) Thời gian mẫu thử tiếp xúc với môi trường thử nghiệm chịu ứng suất 3.3 Môi trường thử nghiệm (test medium) Chất lỏng, chất khí, bột nhão, chất rắn mơi trường hóa chất khác chọn để tiếp xúc với mẫu thử thử nghiệm 3.4 Chỉ số ESC (ESC index) (chung) Tỷ số giá trị đặc tính biểu thị độ phá hủy xác định môi trường thử nghiệm với giá trị xác định môi trường chuẩn (thường khơng khí), đo nhiệt độ thử nghiệm sau gian thử nghiệm 3.4.1 Chỉ số ESC (ESC index) Tỷ số giá trị biến dạng phá hủy xác định môi trường thử nghiệm với giá trị xác định mơi trường chuẩn (thường khơng khí) có thời gian phơi nhiễm 3.4.2 Chỉ số ESC (ESC index) Giá trị chuẩn hóa ứng suất ban đầu đánh giá độ nhạy ESC vật liệu khác môi trường cụ thể Nguyên lý phép thử 4.1 Trong TCVN 10156-2 (ISO 22088-2), mẫu thử phải chịu lực kéo không đổi ngâm tác nhân gây rạn nứt ứng suất nhiệt độ quy định Ba phương pháp sử dụng Phương pháp A xác định ứng suất cần thiết để gây đứt 100 h Phương pháp B xác định thời gian kéo đứt với ứng suất kéo không đổi quy định Trong phương pháp C, thời gian kéo đứt loạt ứng suất áp dụng vẽ đồ thị để xác định liệu thời gian kéo đứt phù hợp với ứng suất quy định thỏa thuận 4.2 Trong TCVN 10156-3 (ISO 22088-3), dải chất dẻo phải chịu biến dạng uốn cố định phơi nhiễm với tác nhân gây rạn nứt ứng suất khoảng thời gian quy định trước Bằng cách sử dụng loạt dải với bán kính giảm dần, biến dạng lớn tạo bề mặt Sau phơi nhiễm với tác nhân gây rạn nứt ứng suất, mẫu lấy ra, kiểm tra thử nghiệm để thu đặc tính biểu thị, độ bền kéo 4.3 Trong TCVN 10156-4 (ISO 22088-4), lỗ với đường kính xác định khoan mẫu thử viên bi kim thép có kích cỡ q khổ ấn vào lỗ mẫu thử tiếp xúc với tác nhân gây rạn nứt ứng suất Sau thời gian phơi nhiễm quy định, mẫu kiểm tra và/hoặc thử nghiệm để lấy đặc tính biểu thị Trong số trường hợp, thử nghiệm song song thực khơng khí tiến hành cho mục đích so sánh 4.4 Trong TCVN 10156-5 (ISO 22088-5), biến dạng kéo không đổi tác động vào mẫu ngâm tác nhân gây rạn nứt ứng suất nhiệt độ chọn để thử nghiệm ESC vật liệu thử nghiệm xác định cách so sánh mức độ lệch ứng suất tới hạn ấn định xác định rạn nứt ứng suất môi trường so với ứng suất xác định khơng khí 4.5 Trong TCVN 10156-6 (ISO 22088-6), biến dạng tăng từ từ gây tác động vào mẫu ngâm tác nhân gây rạn nứt ứng suất Thử nghiệm tiến hành tốc độ biến dạng tương đối thấp để tăng cường ảnh hưởng môi trường gây rạn nứt ứng suất lên mẫu Sự phát triển vết rạn gây biến dạng bị rút ngắn lại vết rạn dẫn tới ứng suất giảm so với thử nghiệm tiến hành môi trường trơ Khả áp dụng phương pháp thử 5.1 Các thử nghiệm rạn nứt ứng suất môi trường sử dụng công cụ kiểm tra chất lượng, nghiên cứu phát triển để đánh giá độ bền chống rạn nứt ứng suất 5.2 Khi lựa chọn phương pháp thử, cần phải cân nhắc kiểu ứng suất biến dạng mà vật liệu trải qua trình sử dụng Cần phải thận trọng sử dụng phương pháp thử biến dạng không đổi, phương pháp dải uốn cong phương pháp ấn kim, ứng suất tác động lên vật liệu giảm dần theo thời gian phục hồi ứng suất Phụ lục A liệt kê chất dẻo điển hình, phân loại theo phương pháp kiểm tra rạn nứt ứng suất môi trường 5.3 Việc so sánh vật liệu phải dựa điều kiện thử nghiệm giống cho vật liệu Sự lựa chọn điều kiện thử nghiệm phụ thuộc vào vật liệu ứng dụng Chuẩn bị mẫu thử Rạn nứt ứng suất môi trường mẫu bị ảnh hưởng không vật liệu, mà phương pháp chuẩn bị Các vật liệu so sánh với sử dụng mẫu chuẩn bị theo cách trạng thái Các mẫu phải chuẩn bị theo tiêu chuẩn tương ứng Nếu khơng có qui trình để chuẩn bị mẫu thử, mẫu phải gia công máy từ từ sản phẩm phương pháp quy định ISO 2818 Để thu kết so sánh, mẫu thử sử dụng phải có kích thước, trạng thái, thời gian phơi mẫu phải chuẩn bị phương pháp Khi cắt gia công máy (ISO 2818) từ từ vật phẩm, chúng phải cắt từ vị trí tương tự theo hướng tương tự Các bề mặt cạnh gia công mẫu hồn thiện phải khơng có vết nứt, vết xước lỗi khác nhìn thấy Cần thao tác cẩn thận với đầu mẫu thử Nếu mẫu thử khơng trước kẹp phải làm chất lỏng khơng có ảnh hưởng đến mẫu thử Vì việc làm ảnh hưởng đến kết thử nghiệm sử dụng, qui trình làm phải đưa vào báo cáo thử nghiệm Các mẫu thử đúc thường có số hướng xem xét Nếu lực tác dụng song song với hướng phun, thời gian đến kéo đứt ngắn đáng kể so với hướng vng góc Nếu mẫu khơng đẳng hướng, hữu ích thực thử nghiệm với lực tác dụng theo hướng khác tương ứng với hướng phun Nếu mẫu chuẩn bị cách đúc, qui trình phải theo ISO 293 ISO 294-1 7 Ổn định điều kiện thử nghiệm 7.1 Ổn định Các mẫu thử phải ổn định trước thử nghiệm 24 h (23 ± 2) °C độ ẩm tương đối (50 ± 10) %, trừ có thỏa thuận bên liên quan 7.2 Nhiệt độ thử nghiệm Thông thường nhiệt độ thử nghiệm (23 ± 2) °C Nếu cần thiết, sử dụng nhiệt độ khác, ưu tiên chọn từ nhiệt độ sau: (40 ± 2) °C, (55 ± 2) °C, (70 ± 2) °C, (85 ± 2) °C, (100 ± 2) °C theo thỏa thuận bên có liên quan 7.3 Mơi trường thử nghiệm Mơi trường thử nghiệm sử dụng cho thử nghiệm phải môi trường quy định tiêu chuẩn phù hợp vật liệu thử nghiệm Nếu không quy định, sử dụng tác nhân tiếp xúc với vật liệu ứng dụng dự kiến sản phẩm đối chứng theo thỏa thuận bên có liên quan Trong q trình phơi nhiễm dài hạn đặc biệt nhiệt độ tăng cao, chất thành phần môi trường thử nghiệm thay đổi điều phải tính đến Có thể phải thỏa thuận việc thay sau khoảng thời gian quy định CHÚ THÍCH: Các ví dụ mơi trường chuẩn là: a) etanol 95 % (theo thể tích) - chất lượng dược phẩm; b) dung dịch % (theo khối lượng) nonylphenoxy-poly (etylen-oxy)etanol 1) nước cất; c) dầu lanh tinh chế (xem ISO 150) Phụ lục A (tham khảo) Ví dụ phương pháp thử chất dẻo khác Danh mục nêu ví dụ loại vật liệu nghiên cứu sử dụng phương pháp thử [1] Đây danh mục đầy đủ vật liệu khơng liệt kê khơng có nghĩa vật liệu khơng phù hợp cho sử dụng phương pháp thử TCVN 10156 (ISO 22088) phương pháp lực kéo không đổi (Phần 2) PE ABS ABS+PC ASA phương pháp uốn cong (Phần 3) PMMA PC ABS ABS+PC phương pháp ấn bi kim (Phần 4) phương pháp biến dạng kéo không đổi (Phần 5) PVC PA phương pháp thử nghiệm tốc độ biến dạng chậm [2] (Phần 6) PC ABS Các tiêu chuẩn khác phương pháp uốn cong có khía (phương pháp Bell) (ASTM D 1693) [3] PE thử nghiệm độ rão có khía hồn tồn (FNCT) (ISO 16770) [4] PE PFA Chất tẩy rửa ví dụ sản phẩm thích hợp sẵn có thị trường Thơng tin đưa để thuận tiện cho người sử dụng tiêu chuẩn chứng thực tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO) sản phẩm 1) phương pháp thử kéo có khía (PENT) (ASTM F 1473) [5] PE Các phương pháp thử khác phương pháp uốn 1/4 elip PC ABS POM PBT PPS PS PP PVC PA PMMA ABS+PC phương pháp uốn cong 1/2 parabol ASA ABS phương pháp dầm hẫng PC THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Báo cáo nghiên cứu liên quan đến phương pháp thử ESC Nhật Bản tháng 12/2001, Hội đồng kỹ thuật vật liệu, số 4.5.1 (2002), Liên đồn Cơng nghiệp chất dẻo Nhật Bản [2] Thử nghiệm Polyme, 19 (2000), trang 117-129 [3] ASTM D 1693, Standard Test Method for Environmental Stress-Cracking of Ethylene Plastics (Phương pháp thử tiêu chuẩn rạn nứt ứng suất môi trường chất dẻo etylen) [4] ISO 16770, Plastics - Determination of environmental stress cracking (ESC) of polyethylene Full-notch creep test (FNCT) (Chất dẻo - Xác định rạn nứt ứng suất môi trường (ESC) polyetylen - Thử nghiệm độ rão có khía hồn tồn (FNCT)) Mẫu thử, dạng hình vng có vết khía đồng phẳng tâm mặt, phải chịu lực kéo tĩnh mơi trường có kiểm sốt nhiệt độ Dạng hình học mẫu phải cho thu trạng thái biến dạng phẳng phá hủy giòn xảy điều kiện lực kéo nhiệt độ thích hợp Thời gian đến xuất phá hủy giòn sau áp dụng lực ghi lại [5] ASTM F 1473, Phương pháp thử tiêu chuẩn cho thử nghiệm kéo có khía để đo độ bền với Sự phát triển vết nứt chậm ống nhựa polyetylen Phương pháp thử xác định độ bền vật liệu polyetylen phát triển vết nứt từ từ điều kiện quy định tiêu chuẩn Thử nghiệm nói chung tiến hành 80 °C 2,4 MPa, thực nhiệt độ 80 °C với ứng suất khác đủ chậm để ngăn ngừa phá hủy giòn kết giảm phá hủy giòn Nói chung, polyetylen hồn tồn bị hỏng giòn phát triển vết nứt từ từ 80 °C ứng suất 2,4 MPa [6] TCVN 10156-2 (ISO 22088-2), Chất dẻo - Xác định độ bền chống rạn nứt ứng suất môi trường (ESC) - Phần 2: Phương pháp lực kéo không đổi [7] TCVN 10156-3 (ISO 22088-3), Chất dẻo - Xác định độ bền chống rạn nứt ứng suất môi trường (ESC) - Phần 3: Phương pháp uốn cong [8] TCVN 10156-4 (ISO 22088-4), Chất dẻo - Xác định độ bền chống rạn nứt ứng suất môi trường (ESC) - Phần 4: Phương pháp ấn bi kim [9] TCVN 10156-5 (ISO 22088-5), Chất dẻo - Xác định độ bền chống rạn nứt ứng suất môi trường (ESC) - Phần 5: Phương pháp biến dạng kéo không đổi [10] TCVN 10156-6 (ISO 22088-6), Chất dẻo - Xác định độ bền chống rạn nứt ứng suất môi trường (ESC) - Phần 6: Phương pháp tốc độ biến dạng chậm [11] MAI, Y.W Environmental stress cracking of glassy polymers and solubility parameters (Rạn nứt ứng suất môi trường polyme kết tinh thơng số hòa tan), J Mater Sci., 21 (1977), trang 2319 [12] SINGLETON, C.J., ROCHE, E., GEIL, P.H Environmental stress cracking of polyethylene (Rạn nứt ứng suất môi trường Polyetylen), J Appl Polym Sci., 21 (1977), trang 2319 [13] WOISHNIS, W.A., WRIGHT, D.C Select plastics to avoid product failure (Lựa chọn chất dẻo để tránh phá hủy sản phẩm), Adv Mater Proc 12 (1994), trang 39 MỤC LỤC Lời nói đầu Lời giới thiệu Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Nguyên lý phép thử Khả áp dụng phương pháp thử Chuẩn bị mẫu thử Ổn định điều kiện thử nghiệm 7.1 Ổn định 7.2 Nhiệt độ thử nghiệm 7.3 Môi trường thử nghiệm Phụ lục A (tham khảo) Ví dụ phương pháp thử chất dẻo khác Thư mục tài liệu tham khảo .. .- chuẩn bị mẫu thử; - trình gia nhiệt mẫu; - ứng suất biến dạng; - nhiệt độ thử nghiệm; - thời gian thử nghiệm; - môi trường hóa chất; - phương pháp gây nên ứng suất biến dạng; - tiêu chí... MPa [6] TCVN 1015 6-2 (ISO 2208 8-2 ), Chất dẻo - Xác định độ bền chống rạn nứt ứng suất môi trường (ESC) - Phần 2: Phương pháp lực kéo không đổi [7] TCVN 1015 6-3 (ISO 2208 8-3 ), Chất dẻo - Xác định... (ESC) - Phần 3: Phương pháp uốn cong [8] TCVN 1015 6-4 (ISO 2208 8-4 ), Chất dẻo - Xác định độ bền chống rạn nứt ứng suất môi trường (ESC) - Phần 4: Phương pháp ấn bi kim [9] TCVN 1015 6-5 (ISO 2208 8-5 ),