3.2.2.4 Zkoušky pro stanovení odolnosti plastů vůči vysokým teplotám
Ing. Richard Klement
Tepelná odolnost plastů je jejich schopnost odolávat zvýšeným teplotám a působení tepla. Všechny plasty charakterizuje teplota použití (závislá na jejich struktuře), při vyšších teplotách plasty prodělávají celou řadu nevratných deformačních či chemických změn. Změny mechanických vlastností s teplotou se zkouší tak, že se zkušební vzorky vytemperují a pak se co nejrychleji odzkoušejí na tahové nebo rázové vlastnosti. Takto dosažené hodnoty ovšem málo vypovídají o chování plastů za vyšších teplot při trvalém nebo při dlouhodobém vystavení teplotám.
Pro hodnocení odolnosti vůči vysokým teplotám se používají standardní metody. Výsledky dosažené uvedenými jednotlivými metodami nelze mezi sebou porovnávat ani nelze mezi nimi hledat vzájemné vztahy.
Tepelná odolnost podle Vicata. Je posuzována podle průniku standardního hrotu do zkušebního tělesa. Je definována teplotou (°C, Vicatův stupeň, označení VST), při níž hrot kruhového průřezu 1 mm2 pronikne působením zatížení za rovnoměrného růstu teploty do zkoušeného materiálu do hloubky 1 mm. Odpovídá teplotě, při které začínají termoplasty rychle měknout.
Podstatou zkoušky je vtlačování standardní jehly do zkušebního tělesa umístěného v tepelném médiu vyhřívaném konstantní rychlostí a stanovení teploty, při které se jehla vtlačí pod povrch zkušebního tělesa do hloubky 1 mm. Zkoušku lze podle normy provádět čtyřmi metodami (A50 a A120, B50 a B120), které se vzájemně liší zatížením a rychlostí zvyšování teploty. Zkušební tělesa jsou tvaru čtverce o straně nejméně 10 mm nebo tvaru kruhu o průměru nejméně 10 mm; jejich tloušťka se pohybuje v rozmezí 3 mm až 6,5 mm. Povrchy zkušebních těles musejí být vzájemně rovnoběžné a hladké. V případě, že zkoušený materiál v podobě desek nemá předepsanou tloušťku, je dovoleno klást na sebe maximálně tři vrstvy k dosažení požadované tloušťky. Pro každý vzorek se používají minimálně dvě tělesa.
Zkoušky se provádějí v termostatu, v němž lze teplotu rovnoměrně zvyšovat rychlostí 50 ± 5 °C nebo 120 ± 10 °C za hodinu. Zkušební zařízení pro stanovení VST je uvedeno na následujícím obrázku.
Obrázek přístroje Vicat:
1 - číselníkový úchylkoměr, 2 - závaží, 3 - plošina pro závaží,
4 - tyč, 5 - hladina kapaliny, 6 - jehla, 7 - zkušební těleso, 8 - podpěra
Skládá se z tyče upevněné na kovovém rámu tak, aby byla volně pohyblivá ve svislém směru; na tyči je připevněna opěra k umístění závaží. Standardní jehla z kalené oceli je válcovitého tvaru a je souose připevněna k dolnímu konci tyče. Závaží je veleno tak, aby celkové zatížení zkušebního tělesa bylo 10 ± 0,2 N pro metody A50 a A120 a 50 ± 1 N pro metody B50 a B120; celkové zatížení (hmotnost tyče s jehlou a opěry pro závaží) nesmí být vyšší než 1 N. Temperační lázeň (s vhodnou kapalinou jako médiem) je opatřena míchadlem a zařízením pro vyhřívání a regulaci teploty. Kovový rám se zkušebními tělesy se ponoří do tepelné lázně a na opěru tyče se vkládají závaží tak, aby celkové zvolené zatížení odpovídalo použité metodě (A nebo B). Velikost zatížení pro jednotlivé termoplasty je předepsána v materiálových normách. Teplota lázně se zvyšuje rovnoměrnou rychlostí.
Ze stupnice teploměru se odečítá teplota lázně, tj. hodnota VST, při které se jehla vtlačí do zkoušeného tělesa do hlouby 1 ± 0,01 mm. Výsledná hodnota VST je aritmetickým průměrem z naměřených hodnot VST.
Tepelná odolnost podle Martense. Stanovuje se na zkušebním tělese, které je zatížené ohybovým momentem. Je definována…
