Temperatura di rammollimento Vicat secondo ISO 306 e ASTM D1525
La temperatura di rammollimento Vicat (VST) indica la temperatura alla quale un ago piatto penetra un provino con profondità di 1 mm. Ciò avviene con un carico definito, a una velocità di riscaldamento uniforme e solitamente in un bagno d’olio. La VST corrisponde al valore di temperatura al quale le materie termoplastiche si rammolliscono rapidamente.
ISO 306 descrive il metodo di prova generale per la determinazione della temperatura di rammollimento Vicat (VST) sui materiali termoplastici. ASTM D1525 descrive il metodo di prova standard per la determinazione della temperatura di rammollimento Vicat sulle materie plastiche. Le definizioni dei metodi ISO 306 e ASTM D1525 sono quasi identiche. Questi standard sono quindi considerati tecnicamente equivalenti.
Un metodo alternativo per determinare la capacità di carico termico delle materie plastiche è la temperatura di rammollimento a flessione, descritta in modo più dettagliato nelle norme ISO 75 e ASTM D648.
ISO 2507 descrive il metodo e le condizioni di prova per determinare la temperatura di rammollimento Vicat su tubi e raccordi termoplastici.
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Obiettivo e applicazioni dei test VST
La temperatura di rammollimento Vicat e la temperatura di rammollimento a flessione forniscono importanti valori comparativi per le plastiche utilizzate ad alte temperature:
- Nel controllo qualità, aiutano a dimostrare le differenze di qualità durante la produzione, o come valori di confronto relativi per valutare possibili plastiche alternative.
- Nello sviluppo del prodotto, servono come valori di riferimento per le temperature di esercizio o per selezionare i materiali potenzialmente idonei in base alla temperatura a cui saranno esposti.
Provini secondo ISO 306 e ASTM D1525
Sia nella ISO 306 che nella ASTM D1525, le dimensioni del campione sono almeno 10 x 10 mm o 10 mm di diametro con uno spessore compreso tra 3,0 mm e 6,5 mm.
È importante notare che i risultati possono differire se le dimensioni cambiano. Se la geometria del campione è più piccola del previsto o se l'ago Vicat è troppo vicino al bordo, il materiale non offre una resistenza sufficiente per penetrare più velocemente nel campione. Questo può portare a risultati significativamente peggiori.
Grazie alle dimensioni relativamente piccole del campione, è inoltre ideale anche per le misurazioni su provini ricavati da componenti.
Procedura di prova secondo ISO 306 e ASTM D1525
Requisiti di prova e strumenti utilizzati:
Le normative ISO 306 e ASTM D1525 sono identiche in termini di procedura di prova.
ISO 306 definisce ≤ 25 °C come temperatura di partenza, ASTM D1525 specifica 20-23 °C e consente temperature fino a 30 °C.
Nelle prove secondo ISO 306 e ASTM D1525, un penetratore a forma di ago con sezione circolare di 1 mm2 viene posizionato su un campione in plastica e caricato con un peso di prova fisso. Dopo l'applicazione del peso di prova, il materiale inizia a deformarsi. Questa deformazione parziale è considerata superflua e viene eliminata azzerando il segnale di misura dello spostamento dopo un periodo di attesa di 5 minuti. Il campione viene quindi riscaldato a una velocità prestabilita. La temperatura di rammollimento Vicat (VST) viene determinata quando l'ago è penetrato a 1 mm di profondità.
Sia ISO che ASTM specificano due procedure (forza) e due diverse velocità di riscaldamento, con il risultato di quattro diversi metodi di prova. La forza da applicare non deve essere calcolata, come nel caso della temperatura di rammollimento a flessione (HDT) secondo ISO 75 o ASTM D648. Viene invece specificata per ogni metodo di prova VST:
- Metodo A50 con una forza di 10 N ± 0,2 N e una velocità di riscaldamento di 50 °C/h
- Metodo B50 con una forza di 50 N ± 1 N e una velocità di riscaldamento di 50 °C/h
- Metodo A120 con una forza di 10 N ± 0,2 N e una velocità di riscaldamento di 120 °C/h
- Metodo B120 con una forza di 50 N ± 1 N e una velocità di riscaldamento di 120 °C/h
Video: Temperatura di rammollimento Vicat secondo ISO 306 e ASTM D1525
Procedura di prova per la determinazione della temperatura di rammollimento Vicat secondo ISO 306 e ASTM D1525 e della temperatura di rammollimento a flessione ASTM D648 / ISO 75, con strumento di deflessione termica e il nostro software di prova testXpert.
Strumento Vicat
A seconda del numero di misurazioni e del tempo disponibile tra una e l'altra, per il raffreddamento del fluido di trasferimento del calore, esistono diverse versioni del dispositivo. Si va da strumenti relativamente semplici, azionati manualmente, a dispositivi con una sequenza di test ampiamente automatizzata. I dispositivi di alta qualità sono dotati di protezioni interbloccate elettricamente e di scarico dei fumi integrato per una maggiore facilità d'uso e per la sicurezza dell'operatore.
La soluzione di prova ZwickRoell, lo strumento di deflessione termica Amsler Allround 6-300, è un dispositivo per la determinazione delle temperature Vicat e HDT fino a 300 °C secondo tutti gli standard ISO e ASTM. La misurazione avanzata dello spostamento e il controllo della temperatura garantiscono risultati accurati e ripetibili. Un design facile da usare e orientato alla sicurezza senza compromessi garantisce comfort e sicurezza. L'unità è disponibile con 2, 4 o 6 stazioni di prova con avvio automatizzato del processo di raffreddamento, immersione motorizzata del campione e applicazione del carico. Lo strumento di deflessione termica può essere utilizzato autonomamente tramite il touch screen o collegato a un PC. Con il software di prova testXpert, i risultati possono essere ulteriormente analizzati.
Scopri di più sullo strumento di deflessione termica Scopri di più sul software di prova testXpert
Metodi di trasferimento del calore
- Il calore viene trasferito al provino con un aumento di temperatura definito.
- Generalmente questo riscaldamento avviene per mezzo di un bagno d'olio di silicone. I risultati di prova con un alto livello di accuratezza di comparazione vengono raggiunti attraverso un ampio contatto tra il provino e il mezzo di trasferimento.
- Inoltre, negli anni, sono stati stabiliti all'interno delle norme vari metodi alternativi per il trasferimento del calore. Una di queste alternative è stata tecnicamente implementata nel modello Vicat D. In questo metodo il provino viene riscaldato tramite trasferimento del calore a contatto tra due piastre metalliche, evitando l'uso di olio di silicone.
FAQ
I test termoanalitici, come DSC (calorimetria a scansione differenziale) o DMA (analisi meccanica dinamica), per la determinazione della temperatura di deformazione termica delle materie plastiche e della loro temperatura massima di esercizio sono relativamente complessi. È più semplice e veloce determinare la temperatura di rammollimento a flessione (HDT) e la temperatura di rammollimento Vicat (VST). Sia la temperatura HDT che la VST sono utilizzate per determinare rapidamente la temperatura di rammollimento a flessione in presenza di un carico definito e di una specifica velocità di aumento della temperatura. Con la temperatura di rammollimento Vicat (VST), viene determinata la perdita di durezza tramite la penetrazione di un ago con carico portante ad una temperatura crescente. Per la temperatura di rammollimento a flessione (HDT), la perdita di rigidità viene misurata utilizzando un metodo di flessione a tre punti.
- Se si esclude che le differenze nei risultati siano dovute alla geometria del provino o al materiale, un problema usuale è il corretto allineamento dell’ago Vicat con il provino. Se l'ago è allineato troppo vicino al bordo del campione, i risultati sono inferiori a quelli ottenuti con un ago allineato correttamente.
- Un altro errore frequente è l'uso di un ago Vicat danneggiato. Anche se non sempre visibile, l'ago si danneggia facilmente. Anche una sola caduta dell'ago, ad esempio, può essere sufficiente a influenzare i risultati del test in quanto può modificare la sezione trasversale dell'ago.
Se il campione Vicat viene separato dall'ago Vicat senza prestare la dovuta attenzione, l'ago può essere facilmente danneggiato.
Il modo più semplice per separare il campione dall'ago è smontare l'ago con il campione attaccato e riscaldarli insieme in un forno o in una fornace, ad esempio. Non appena il campione si ammorbidisce, può essere rimosso. È sufficiente una temperatura di 100 °C.