چگالی چیست؟
چگالی جرم در واحد حجم است. متداول ترین روش برای پلاستیک غوطه وری (Archimedes) است: نمونه در هوا و در مایعی با چگالی مشخص وزن می شود و اختلاف حجم را نشان می دهد.
هدف چگالی
هدف بررسی هویت مواد خام، نظارت بر نسبت پرکننده و کنترل سازگاری تولید است. یک تغییر غیرمنتظره در چگالی اولین نشانه یک فرمولاسیون یا تغییر فرآیند است.
چگالی بر چه محصولاتی اعمال می‌شود؟
- گرانول ها و قطعات ترموپلاستیک
- ترکیبات پر شده و تقویت شده
- محصولات لوله و پروفیل
- فیلم و ورق
- مواد فوم (چگالی ظاهری)
چگالی در چه صنایعی کاربرد دارد؟
استانداردهای مرتبط با چگالی
- ISO 1183-1 (روش های غوطه وری، پیکنومتر مایع و تیتراسیون)
- ISO 1183-2 (روش ستون شیب چگالی)
- ASTM D792 (چگالی بر اساس روش جابجایی)
- ISO 845 (چگالی ظاهری پلاستیک سلولی و لاستیک)
شرایط چگالی
- روش
- غوطه وری، پیکنومتر یا ستون گرادیان چگالی
- دما
- اندازه گیری در دمای ثابت انجام می شود و در گزارش نشان داده شده است
- مایع غوطه وری
- مایعی با چگالی شناخته شده که بر نمونه تأثیر نمی گذارد
- نمونه
- نباید حباب یا حباب هوا داشته باشد.
تجهیزات چگالی
- تعادل تحلیلی با تنظیم اندازه گیری چگالی
- حمام مایع با دمای کنترل شده
- مجموعه پیکنومتر
- ستون گرادیان چگالی
- راه اندازی خلاء گاز زدایی
الزامات نمونه برای چگالی
- نمونه باید به گونه ای گرفته شود که نشان دهنده دوره تولید یا دسته باشد.
- توضیحات نمونه، نوع مواد و جهت تولید در صورت وجود باید ذکر شود.
- استاندارد مورد استفاده و هرگونه مشخصات مشتری باید همراه با نمونه ارائه شود.
- آزمایش ممکن است مخرب باشد. تعداد نمونه مورد نیاز باید از قبل تایید شود.
- سطوحی که مورد آزمایش قرار می گیرند باید در حین حمل و نقل محافظت شوند.
مدت چگالی
اندازه‌گیری، از جمله شرطی‌سازی، معمولاً در همان روز کاری تکمیل می‌شود.
روش اجرای چگالی
- 1نمونه شرطی شده و سطح آن تمیز می شود.
- 2نمونه در هوا وزن می شود.
- 3در مایع غوطه وری غوطه ور می شود. حباب های هوا حذف می شوند.
- 4در مایع وزن می شود.
- 5دما و چگالی مایع ثبت می شود.
- 6چگالی محاسبه می شود.
- 7اندازه گیری تکرار و میانگین می شود.
معیارهای پذیرش چگالی
استاندارد روش نحوه انجام آزمایش را مشخص می کند، نه اینکه چه نتیجه ای باید باشد. محدودیت پذیرش از استاندارد مواد یا محصول، مشخصات مشتری یا مقررات مربوطه ناشی می شود. بنابراین این صفحه محدودیت عددی ارائه نمی دهد.
ارزیابی نتایج
نتیجه با محدوده موجود در برگه اطلاعات فنی مواد خام یا مشخصات محصول مقایسه می شود. انحراف در چگالی با دلایلی مانند تغییر در نسبت پرکننده، رطوبت یا فضای خالی در محصول توضیح داده می شود.
گزارش چگالی
- توضیحات نمونه، اطلاعات مواد/محصول و شماره دسته در صورت وجود
- روش آماده سازی نمونه و شرایط تهویه
- شرایط استاندارد و آزمون اعمال می شود
- ابزار مورد استفاده و وضعیت کالیبراسیون
- نتایج و واحدهای اندازه گیری
- عدم قطعیت اندازه گیری (در صورت درخواست)
- بیانیه ای مبنی بر اینکه نتیجه فقط برای نمونه ارسال شده برای آزمایش اعمال می شود
اعتباربخشی
EUROLAB دارای اعتبار شناخته شده بین المللی است که از نهادهای اعتباربخشی طرف قراردادهای شناسایی چندجانبه IAF و ILAC، تحت ISO/IEC 17025 برای تست های آزمایشگاهی، ISO/IEC 17020 برای بازرسی و نظارت، و ISO/IEC 17021-1 و سیستم گواهی محصول ISO/IEC. این زنجیره تضمین می کند که گزارش ها و گواهی های صادر شده در سراسر جهان پذیرفته می شوند.
اینکه آیا این آزمون می تواند در محدوده معتبر ارائه شود به محصول شما و استاندارد اعمال شده بستگی دارد. از آنجایی که اعتبارسنجی مبتنی بر روش است، دامنه به صورت کتبی در مرحله نقل قول تأیید می شود.
محدوده و مجوزهامقررات مرتبط
- استانداردهای هماهنگ با توجه به خانواده محصول اعمال می شود
- اتحادیه اروپا 765/2008 (چارچوب نظارت بر بازار و اعتباربخشی)
- مقررات مربوط به محصول و مشخصات مشتری
آزمون پلاستیک — این حوزه آزمون چه چیزی را پوشش می‌دهد؟
بخش زیر حوزه‌ای را توصیف می‌کند که آزمون چگالی به آن تعلق دارد؛ شرایط و معیارهای پذیرش این آزمون خاص در بخش‌های بالا آمده است. دامنه ویژه محصول شما در مرحله پیشنهاد قیمت به‌صورت مکتوب مشخص می‌شود.
آزمون‌های پلاستیک رفتار مکانیکی، حرارتی و احتراقی یک ماده پلیمری را تعیین می‌کنند. برخلاف فلزات، پلاستیک‌ها ویسکوالاستیک هستند: رفتار آن‌ها به سرعت بارگذاری، دما و رطوبت بستگی دارد. از این رو، ماده یکسان در شرایط مختلف نتایج متفاوتی می‌دهد و شرایط آزمون بخش جدایی‌ناپذیر نتیجه است.
پیامد عملی ویسکوالاستیسیته این است: یک قطعه پلاستیکی تحت بار ثابت با گذشت زمان همچنان تغییر شکل می‌دهد (خزش) و تنشی که در تغییرشکل ثابت تحمل می‌کند با گذشت زمان کاهش می‌یابد (تخفیف تنش). یک اتصال پیچی شل می‌شود، یک بست نیروی گیره‌ای خود را از دست می‌دهد، یک قفسه با گذشت زمان خم می‌شود. یک آزمون کشش کوتاه‌مدت این رفتار را نشان نمی‌دهد؛ آزمون بلندمدت یا مدل شتاب‌یافته لازم است.
رفتار حرارتی محور اصلی دوم است. نرخ جریان مذاب نشان‌دهنده قابلیت فرآوری ماده و یکنواختی بین بچ‌ها است؛ دمای انحراف حرارتی و نقطه نرم‌شدن ویکات حد تقریبی دمای کارکرد را نشان می‌دهند. تحلیل حرارتی (DSC، TGA، DMA) هویت ماده را آشکار می‌کند: دمای انتقال شیشه‌ای، رفتار ذوب، بلورینگی، میزان پرکننده و دمای تجزیه.
رفتار احتراق سومین محور است و مستقیماً به استانداردهای محصول مرتبط می‌شود. کلاس UL 94 و شاخص اکسیژن حدی در برگه اطلاعات ماده ثبت می‌شود؛ برای بدنه یک دستگاه الکتریکی کلاس خاصی لازم است، در حالی که برای یک محصول ساختمانی سیستم طبقه‌بندی دیگری اعمال می‌شود.
پیرسازی پرحذف‌ترین بخش این حوزه است. پلاستیک‌ها تحت تأثیر اشعه فرابنفش، گرما، رطوبت و اکسیژن تخریب می‌شوند: رنگ تغییر می‌کند، سطح ترک می‌خورد، مقاومت ضربه کاهش می‌یابد. برای قطعه‌ای که قرار است در فضای باز استفاده شود، آنچه اهمیت دارد مقادیر روز اول نیست بلکه مقادیر پس از پیرسازی است. تجهیزات قوس زنون و فرابنفش فلورسنت این تخریب را تسریع کرده و امکان مقایسه را فراهم می‌کنند.
خروجی این حوزه معمولاً در برگه اطلاعات ماده ثبت می‌شود و استانداردهای محصول به آن برگه ارجاع می‌دهند. اما ممکن است بین مقدار برگه اطلاعات و رفتار قطعه واقعی تفاوت وجود داشته باشد: جهت‌گیری ایجادشده حین قالب‌گیری، خطوط جوش و تنش‌های داخلی باعث می‌شود قطعه متفاوت از نمونه رفتار کند.
استفاده از محتوای بازیافتی پرسش تازه‌ای به این حوزه افزوده است. رزین بازیافتی از بچی به بچ دیگر تغییر می‌کند؛ خواص مکانیکی، رنگ و رفتار احتراق ممکن است بین بچ‌ها جابه‌جا شود. بنابراین برای تولیدکننده‌ای که از مواد بازیافتی استفاده می‌کند، کنترل مواد ورودی یک انتخاب نیست بلکه یک ضرورت است.
گروه‌های روش در این حوزه
مکانیکی
کشش، فشار، خمش، ضربه شارپی و ایزود، سختی (شور)، خزش و ترک‌خوردگی تنشی محیطی.
حرارتی
شاخص جریان مذاب (MFI)، دمای انحراف حرارتی (HDT)، دمای نرم‌شدن ویکات، انبساط حرارتی خطی.
تحلیل حرارتی
دماهای انتقال و بلورینگی با DSC، ترکیب و تجزیه با TGA، رفتار مکانیکی دینامیکی با DMA.
احتراق
طبقه‌بندی UL 94، شاخص اکسیژن حدی (LOI)، آزمون‌های سیم داغ و شعله سوزنی.
پیری
پیرسازی شتاب‌یافته با قوس زنون و فرابنفش فلورسنت، پیرسازی با هوای گرم، رطوبت و چگالش.
فیزیکی
چگالی، جذب آب، محتوای خاکستر، نفوذپذیری گاز و بخار آب در فیلم و ورق.
موارد رایج اشتباه‌گرفته‌شده در این حوزه
- نتیجه آزمون پلاستیک بدون ذکر سرعت و دمای آزمون قابل تفسیر نیست؛ رفتار ویسکوالاستیک به این پارامترها بستگی دارد.
- نتیجه نمونه به‌طور مستقیم به قطعه واقعی منتقل نمی‌شود؛ جهت‌گیری قالب‌گیری و خطوط جوش تعیین‌کننده هستند.
- مقادیر HDT و ویکات دمای کارکرد نیستند؛ صرفاً نشانه‌ای تقریبی از حد بالا هستند و تحت بار اعمال نمی‌شوند.
- کلاس UL 94 به ضخامت بستگی دارد؛ ضخامت دیواره متفاوت نیازمند بازتأیید است.
- برای پلیمرهای جاذب رطوبت (مانند پلی‌آمید)، اگر شرطی‌سازی انجام نشود نتایج گمراه‌کننده خواهند بود.
- نتایج ASTM D638 و ISO 527 مستقیماً معادل نیستند. هندسه نمونه و تعاریف نرخ متفاوت است.
این نتایج از کدام تصمیم پشتیبانی می‌کنند
- انتخاب ماده و تأیید تأمین‌کننده
- برآورده‌کردن الزامات قابلیت اشتعال و حرارتی استاندارد محصول
- تأیید استفاده از محتوای بازیافتی و کنترل بچ
- کنترل فرآیند قالب‌گیری و یکنواختی بچ
- اثبات مقاومت در برابر پیرسازی برای استفاده در فضای باز
تست های مرتبط
پرسش‌های متداول درباره چگالی
آیا برای مواد فوم نیز از همین روش استفاده می شود؟
خیر. در مواد سلولی، مایع منافذ را پر می کند. برای این محصولات از چگالی ظاهری محاسبه شده از ابعاد و جرم در ISO 845 استفاده شده است.
چرا دما گزارش می شود؟
هم چگالی نمونه و هم چگالی مایع غوطه وری با دما تغییر می کند. مقدار چگالی داده شده بدون بیان دما قابل مقایسه نیست.