Température de ramollissement Vicat selon ISO 306 et ASTM D1525
La température de ramollissement Vicat (VST - Vicat Softening Temperature) indique la température à laquelle une aiguille à bout plat pénètre de 1 mm dans une éprouvette. Cela se fait sous une certaine charge, à un taux de chauffe uniforme et généralement dans de l’huile. La VST correspond à la valeur de température à laquelle les thermoplastiques commencent à se ramollir rapidement.
La norme ISO 306 décrit la méthode d’essai générale pour déterminer la température de ramollissement Vicat (VST) des thermoplastiques. La norme ASTM D1525 contient la méthode d’essai standard pour la température de ramollissement Vicat des plastiques. Les normes ISO 306 et ASTM D1525 définissent la méthode de manière quasiment identique. Ces deux normes sont par conséquent considérées comme techniquement équivalentes.
Une méthode alternative pour déterminer la stabilité thermique d’un plastique est la température de fléchissement sous charge HDT, qui est décrite plus en détail dans les normes ISO 75 et ASTM D648.
La norme ISO 2507 définit la méthode et les conditions d’essai pour déterminer la température de ramollissement Vicat sur les tubes et raccords en thermoplastique.
Objectif et domaine d’application Éprouvette Déroulement de l’essai Vidéo Appareil d’essai Demander conseil Téléchargements FAQ
Objectif et domaine d’application de l’essai VST
La température de ramollissement Vicat et la température de fléchissement sous charge HDT fournissent des valeurs de comparaison importantes pour les plastiques utilisés dans des environnements à haute température :
- Dans le cadre de l’assurance qualité, elles permettent de mettre en évidence les écarts de qualité des matériaux pendant la fabrication ou servent de valeur de comparaison relative pour évaluer les alternatives de plastiques possibles.
- Dans le développement de produits, elles peuvent être utilisées comme point de repère pour la plage de températures de fonctionnement ou pour une présélection de matériaux potentiellement adaptés en fonction des températures d’utilisation.
Éprouvettes selon ISO 306 et ASTM D1525
Tant la norme ISO 306 que la norme ASTM D1525 prescrivent des dimensions préférées des éprouvettes d’au moins 10 x 10 mm ou 10 mm de diamètre avec une épaisseur comprise entre 3,0 mm et 6,5 mm.
Il convient de noter que les résultats peuvent varier si les dimensions sont modifiées. Si la géométrie de l’éprouvette est plus petite que celle requise ou si l’aiguille Vicat est alignée trop près du bord, le matériau n’offre pas assez de résistance à l’aiguille, qui peut alors pénétrer plus facilement. Cela peut conduire à des résultats nettement moins précis.
À cause de petites dimensions éprouvette, cette méthode est également bien adaptée aux mesures sur éprouvettes prélevées sur des composants ou pièces.
Déroulement d’essai selon ISO 306 et ASTM D1525
Exigences relatives à l’essai et aux moyens d’essai utilisés :
L’ISO 306 et l’ASTM D1525 sont semblables par leur déroulement.
L’ISO 306 définit une température de démarrage ≤ 25 °C tandis que l’ASTM D1525 établit la plage de 20 à 23 °C et autorise en outre des températures allant jusqu’à 30 °C.
Lors de l’essai selon ISO 306 et ASTM D1525, un pénétrateur en forme d’aiguille avec une surface de section ronde de 1 mm2 est placé sur l’éprouvette de plastique et chargé avec un poids d’essai défini. Après application du poids d’essai, le matériau commence à se déformer en fonction du temps. Cette déformation indésirable est toutefois minimisée en ne mettant à zéro la mesure de course de la pénétration de l’aiguille qu’après 5 minutes. L’éprouvette est ensuite réchauffée au taux de chauffe défini. La température de ramollissement Vicat (VST) est déterminée lorsque l’aiguille a atteint une profondeur de pénétration de 1 mm.
L’ISO et l’ASTM proposent chacune deux méthodes (forces) et deux taux de chauffe différents, ce qui donne quatre méthodes d’essai différentes. La force à appliquer ne doit pas être calculée comme c’est le cas pour la température de fléchissement sous charge (HDT) selon ISO 75 ou ASTM D648. Au lieu de cela, elle est indiquée pour chaque méthode d’essai VST :
- Méthode A50 avec une force de 10 N ± 0,2 N et un taux de chauffe de 50 °C/h
- Méthode B50 avec une force de 50 N ± 1 N et un taux de chauffe de 50 °C/h
- Méthode A120 avec une force de 10 N ± 0,2 N et un taux de chauffe de 120 °C/h
- Méthode B120 avec une force de 50 N ± 1 N et un taux de chauffe de 120 °C/h
Vidéo : température de ramollissement Vicat selon ISO 306 et ASTM D1525
Déroulement d’essai pour déterminer la température de ramollissement Vicat selon ISO 306 et ASTM D1525, mais aussi la température de fléchissement sous charge selon ASTM D648 / ISO 75 avec l’appareil d’essai Amsler HDT/Vicat Allround et le logiciel d’essai testXpert.
Appareil d’essai Vicat
Selon la fréquence des mesures et du temps entre ces mesures (qui sera utilisé pour refroidir le fluide caloporteur), différentes variantes d'appareils seront proposées. La gamme s’étend de dispositifs relativement simples, actionnés manuellement, ou de dispositifs permettant une séquence d'essai largement automatisée. Les équipements les plus complexes sont équipées de capots de protection à verrouillage électrique et d'une option d'extraction des fumées intégrée, qui offrent à l'opérateur un niveau de confort et de sécurité plus élevé.
La solution d’essai Amsler HDT/Vicat Allround 6-300 de ZwickRoell est un appareil fermé pour la détermination des températures Vicat et HDT jusqu’à 300 °C conformément à toutes les normes ISO et ASTM. L’utilisation de techniques avancées de mesure de déplacement et de régulation de la température permet d’obtenir des résultats d’essai précis et reproductibles. Une conception conviviale, axée sur la sécurité et sans compromis assure confort et sécurité. Il est possible d’avoir 2, 4 ou 6 stations d’essai avec démarrage automatique du refroidissement, abaissement motorisé des éprouvettes et application de la charge. L’appareil d’essai HDT/Vicat peut être utilisé en mode autonome avec écran tactile ou en combinaison avec un PC. Le logiciel d’essai testXpert permet de réaliser une analyse pertinente des résultats.
En savoir plus sur l’appareil d’essai HDT/Vicat En savoir plus sur le logiciel d’essai testXpert
Différentes méthodes pour la transmission de la chaleur
- Le transfert de chaleur s'effectuant à une élévation de température prescrite, le transfert de chaleur dans l'éprouvette joue un rôle essentiel dans cette méthode d'essai.
- La méthode classique fonctionne avec un fluide caloporteur, en principe de l'huile silicone. Un bon contact entre éprouvettes et support de transfert assure une reproductibilité élevée des résultats d'essais.
- Ces dernières années, les normes ont en outre introduit différentes méthodes alternatives pour le transfert de chaleur. L'une de ces alternatives a été techniquement mise en œuvre dans le Vicat D. L'éprouvette est réchauffée entre deux plaques préalablement chauffées. Le principe utilisé ici est celui du transfert de chaleur par contact. Le système fonctionne sans huile silicone.
Questions fréquemment posées sur l’essai Vicat/la température de ramollissement Vicat :
Les essais thermo-analytiques pour déterminer la stabilité dimensionnelle à chaud des plastiques et leur température de fonctionnement maximale, comme la DSC (Differential Scanning Calorimetry) ou la DMA (Dynamic Mechanical Analysis), sont relativement complexes. Il est plus simple et plus rapide de déterminer à la place la température de fléchissement sous charge (Heat Deflection Temperature, HDT) et la température de ramollissement Vicat (Vicat Softening Temperature, VST). La HDT et la VST sont toutes deux utilisées pour déterminer rapidement la stabilité dimensionnelle à chaud sous une charge définie et à un taux de chauffe spécifique. Pour la température de ramollissement (VST – Vicat Softening Temperature), une perte de dureté est déterminée, grâce à la pénétration d’une aiguille à température croissante. Pour la température de fléchissement sous charge (HDT – Heat Distorsion Temperature), la perte de rigidité est mesurée dans une méthode de flexion en trois points.
- Si les différences dans les résultats ne sont pas dues à la géométrie de l’éprouvette ou au matériau, un problème fréquent est l’alignement correct de l’aiguille Vicat par rapport à l’éprouvette. Si l’aiguille est alignée trop près du bord de l’éprouvette, les résultats seront inférieurs à ceux obtenus avec une aiguille correctement alignée.
- Une autre erreur fréquente est l’utilisation d’une aiguille Vicat endommagée. Bien que cela ne soit pas toujours visible, celle-ci peut facilement être endommagée. Pour influencer les résultats d’essai, il peut par exemple être suffisant de faire tomber l’aiguille une seule fois. Cette seule circonstance peut modifier la section de l’aiguille.
Si l’éprouvette Vicat est séparée de l’aiguille Vicat avec trop de négligence, l’aiguille peut être aisément endommagée.
La manière la plus simple de séparer l’éprouvette de l’aiguille est de démonter l’aiguille avec l’éprouvette et de les chauffer, par exemple dans un four. Dès que l’éprouvette est ramollie, elle peut être détachée. Une température d’environ 100 °C est suffisante pour cela.