Badania właściwości materiałów

Próby wytrzymałości

Badania cech wytrzymałościowych takich jak rozciąganie, zginanie, ściskanie, ścinanie międzywarstwowe i rozwarstwianie wykonywane są na maszynach wytrzymałościowych INSTRON 4465 oraz FPZ-100/1.

Maszyna wytrzymałościowa INSTRON 4465 o maksymalnych siłach rozciągającej i ściskającej 5 kN, wyposażona jest w:

• komorę termiczną o zakresie temperatur od 0°C do 350°C
• ekstensometr o bazie 50 mm, umożliwiający dokładny pomiar odkształcenia i wyznaczenie modułów sprężystości a także badania procesów pełzania, relaksacji naprężeń przy obciążeniach stałych oraz zmiennych cyklicznie
• nowoczesne oprogramowanie BLUEHILL, które służy do rejestrowania i opracowania wyników badań.

Maszyna wytrzymałościowa FPZ-100/1 z ekstensometrami o powiększeniu od 10 do 2000 razy i zakresie mierzonych sił rozciągających i ściskających od 1N do 100 kN umożliwia również badania sztywności i elastyczności obwodowej.

Współczynnik tarcia

Przyrząd do pomiaru współczynnika tarcia pozwala w szybki i prosty sposób mierzyć współczynnik tarcia między dwoma powierzchniami z równoczesną rejestracją jego wartości w postaci wykresu. Istnieje możliwość pomiaru współczynnika tarcia spoczynkowego i kinetycznego.

• Zakres pomiaru współczynnika tarcia 0,10÷1,00
• dokładność pomiaru 0,02

Odporność na ścieranie

Badania przeprowadzane są w urządzeniu do oznaczania odporności na ścieranie metodą Schoppera
typ APGi.

Urządzenie służy do oznaczania odporności na ścieranie za pomocą obracającego się bębna z papierem ściernym.

Badania wykonywane są zgodnie z normą PN-ISO 4649:

• metodą  nieobracającej się próbki
• metodą  obracającej się próbki

Wskaźnik szybkości płynięcia MFI

Do oznaczania wskaźnika szybkości płynięcia termoplastów w Zakładzie Inżynierii Materiałowej stosowane jest urządzenie firmy Hammel Maskin Fabrik - plastometr obciążnikowy typ MFI CFR-91.

Plastometr charakteryzują następujące parametry:

• maksymalna temperatura 330 ⁰C
• maksymalne obciążenie 21,6 kg
• średnica dyszy 2,095 mm

Wskaźnik tlenowy

Badanie wykonuje się według normy PN-EN ISO 4589-2. Metoda przeznaczona jest do badania różnorodnych tworzyw, litych i porowatych zachowujących sztywność w pozycji pionowej oraz giętkich płyt lub folii podtrzymywanych w pozycji pionowej.

Wskaźnik tlenowy jest miarą względnej palności materiałów i pozostaje jednym z najważniejszych narzędzi nadzoru i kontroli jakości w przemyśle tworzyw sztucznych. Im wyższa wartość wskaźnika tlenowego, tym trudniej materiał ulega zapaleniu. W przemyśle elektrotechnicznym jako kryterium trudnopalności przyjmuje się wartość wskaźnika tlenowego wynoszącą 27%[V/V].

Próby palności tworzyw według UL 94

Urządzenie to pozwala na wykonanie badań palności materiałów polimerowych według normy UL 94. Niektóre metody są równoważne ze znormalizowanymi metodami badań palności, opublikowanymi w polskich, europejskich lub międzynarodowych normach.

• Horizontal Burning Test; HB;
  (PN-EN 60695-11-10 metoda A) - badanie palenia się poziomo usytuowanych próbek
• 50 W Vertical Burning Test; V-0, V-1, V-2;
  (PN-EN 60695-11-10  metoda B) - badanie palenia się próbek usytuowanych pionowo
• 500 W Vertical Burning Test; 5VA, 5VB;
  PN-EN 60695-11-20 
• Thin Material Vertical Burning Test; VTM-0, VTM-1, VTM-2; (PN-EN ISO 9773)  - badanie palności tworzyw (cienkie folie i tkaniny), które w płomieniu kurczą się.
• Horizontal Burning Foamed Material Test; HBF, HB-1, HB-2; (ISO 9772; brak odpowiednika polskiego tej metody) – badania palności lekkich pianek .

Badania w komorze UL94 mają na celu określenie tzw. klasy (kategorii) palności materiałów na podstawie kryteriów zawartych w normie UL 94 i w pozostałych normach.

Analiza termiczna

Badania właściwości termicznych materiałów wykonywane są metodą termograwimetrii i różnicowej kalorymetrii skaningowej na stanowisku wyposażonym w termograwimetr i kalorymetr skaningowy firmy Mettler-Toledo.

Stanowisko umożliwia wykonywanie analizy termicznej TG oraz DSC w szerokim zakresie temperatur (również ujemnych) w różnych programach temperaturowych i wielu ośrodkach gazowych. Termograwimetr jest sprzężony ze spektrometrem podczerwieni FTIR firmy THERMO, co umożliwia równoczesne przeprowadzenie badania TGA i analizę gazowych produktów rozkładu. Aparatura współpracuje z komputerem umożliwiając rejestrację i obróbkę uzyskanych danych pomiarowych.

Badania polimerów

Badania polimerów wykonywane są przy użyciu mikroskopu optycznego oraz spektrometru podczerwieni sprzężonego z mikroskopem podczerwieni.

Mikroskop optyczny firmy Carl-Zeiss Jena o następujących parametrach:

• powiększenie do 1000 x

• podświetlenie górne, dolne oraz mieszane
• wymienne okulary powiększające
• przystawka Olympus do pomiarów geometrycznych z dokładnością 0,02 mm
• przystawka do wykonywania dokumentacji zdjęciowej
• podświetlenie ksenon lub halogen

Kalorymetr stożkowy

Badania w kalorymetrze stożkowym pozwalają oznaczyć większość parametrów palności: zapalność, szybkość i intensywność palenia i wytwarzania dymu oraz ilość i skład toksycznych gazów. Badania mogą być prowadzone w różnych warunkach narażenia, przy natężeniach promieniowania cieplnego w granicach od 0 kW/m² do 100 kW/m². Kalorymetr stożkowy umożliwia wykonanie badań według ISO 5660. Najważniejsze parametry oznaczane podczas pojedynczego badania w kalorymetrze stożkowym są następujące:

• czas zapłonu
• średnia i maksymalna szybkość wydzielania ciepła oraz całkowita ilość wydzielonego ciepła i dymu, efektywne ciepło spalania
• ubytek i szybkość ubytku masy 

Kalorymetr stożkowy jest doskonałym narzędziem zwłaszcza w badaniach materiałów, poddawanych modyfikacjom właściwości palnych.

Badania spektrometryczne

Fourierowski spektrometr podczerwieni Nicolet 380 FTIR (zakres pomiarowy 7500÷370 cm^-1) wyposażony w mikroskop podczerwieni IR Centaurus (zakres 4000÷740 cm^-1). Dodatkowe wyposażenie to przystawka fotoakustyczna, refleksyjna oraz przystawka ATR.  

Spektrometr podczerwieni jest stosowany  do:

• identyfikacji różnego rodzaju związków chemicznych z szczególnym uwzględnieniem tworzyw polimerowych ( materiały odpadowe, mieszaniny, kompozyty):
  • porównanie analizowanego widma z komputerowymi bibliotekami widm
  • identyfikacja grup funkcyjnych, potrzebnych do ustalenia budowy związku
• analizy ilościowej i jakościowej gazów wydzielanych podczas procesu spalania materiałów i tworzyw polimerowych w analizie termicznej TGA (przystawka TGA/IR)
• monitorowania procesu starzenia materiałów polimerowych pod wpływem promieniowania UV, temperatury (destrukcja wiązań i powstawanie nowych wiązań o odmiennym charakterze)
• wyznaczania struktury oraz badania zmian konformacji układów molekularnych
• badania wpływu oddziaływań wewnątrz i międzymolekularnych w widmach oscylacyjnych