Методы испытаний пластмасс

Содержание:

Введение 3

1. Общие сведения о пластмассах 4

1.1. Ассортимент изделий из пластмасс 5

1.2. Требования к качеству изделий из пластмасс 7

2. Методы испытания пластмасс 8

2.1.   Метод испытания на расстяжение 8

2.2.   Метод испытания на сжатие 10

2.3.   Метод испытания на статический изгиб 11

Заключение 14

Библиографический список 15

Введение

Среди современных материалов, имеющих большое значение для  расширения производства товаров различного назначения, важное место занимают пластические массы. Большим преимуществом пластических масс перед другими материалами является неограниченность и доступность сырьевой базы (нефтяные газы, нефть, уголь, отходы лесотехнической промышленности, сельского хозяйства и др.). Это позволяет развивать производство различных полимеров, расширять ассортимент и повышать качество изделий из полимерных материалов. Современная химия позволяет получать разнообразные пластические массы.

Изделия из пластмасс получили широкое распространение благодаря  красивому внешнему виду и относительно невысокой стоимости. Пластмассы широко используются не только в производстве товаров хозяйственного и культурно-бытового назначения, но и в производстве одежды, обуви и других товаров.

Пластическими массами (пластмассами, пластиками) называют материалы на основе полимеров и их композиции с различными ингредиентами, способные при определенных условиях (температуре, давлении) формоваться в изделия и сохранять приданную им форму.

1. Общие сведения о пластмассах.

Состав пластмасс очень  сложен, но чаще всего это композиции различных веществ, взятых в определенном соотношении. Основу пластмассы составляет высокомолекулярное связующее (полимер). От связующего вещества зависят тип  пластмассы, ее свойства и способ переработки  в изделия. Для некоторых пластмасс (полиэтилен, полипропилен и др.) количество связующего достигает более 95%. В состав пластмасс кроме полимера (связующего вещества) входят следующие компоненты: наполнители (снижают себестоимость и могут изменять физические свойства); пластификаторы (повышают эластичность и снижают хрупкость); красители; стабилизаторы (замедляют старение пластмасс).

Пластмассы подразделяют по ряду признаков:

•     по природе (синтетические  и на основе природных полимеров);

•     по реакции  получения (полимеризационные и поликонденсационные);

•     по отношению  к нагреванию (термопластичные и термореактивные);

•     по физико-механическим свойствам (жесткие, полужесткие и  мягкие) и т. п.

Пластмассы обладают разнообразными свойствами. Одни из них жесткие, прочные  и твердые, как металлы, другие - мягкие, гибкие, эластичные, но все характеризуются небольшой плотностью. Последнее обусловливает применение пластмасс в тех изделиях, массу которых нужно облегчить. Пластмассы отличаются высокими электроизоляционными свойствами, устойчивостью к коррозии к гниению, действию агрессивных сред и растворителей, низкой теплопроводностью. Кроме того, пластмассы обладают высокими технологическими свойствами, что облегчает процесс изготовления из них различных изделий, а также низкой себестоимостью.

Однако пластмассы имеют некоторые недостатки. К их числу следует отнести ограниченную теплостойкость, т. e. способность сохранять физико-механические свойства при повышенных температурах. Свойства многих пластмасс изменяются со временем в результате их старения; изменяется цвет, увеличивается жесткость, хрупкость, снижается прочность, ухудшаются другие свойства. Кроме того, многие пластмассы характеризуются способностью электризоваться (накапливать на поверхности статическое электричество), что приводит к быстрому загрязнению поверхности изделий из них.

1. Ассортимент изделий из пластмасс

Ассортимент изделий из пластмасс  классифицируют в соответствии с  их назначением (рис. 1).

Комплекс ценных свойств, присущих пластическим массам, позволяет использовать их для изготовления различных товаров народного потребления и конструкций, отличающихся сочетанием таких свойств, как прочность, легкость, универсальность, эстетичность, дешевизна и др. Ряд изделий изготавливается целиком из пластмасс, во многих случаях пластмассы используются в сочетании с другими видами материалов (древесиной, металлами, стеклом, керамикой и т.д.). Свойства изделий должны сохраняться в течение длительного срока без изменений под влиянием различных внешних воздействий окружающей среды.

Ассортимент изделий отражают стандарты, прейскуранты, каталоги, коллекции образцов изделии. В пределах каждой группы изделия подразделяют на подгруппы по более узкому назначению, виду пластических масс, размеру и форме, виду декорирования (отделки).

Изделия бытового назначения из пластмасс подразделяют на три подкласса:

• посудохозяйственные товары;
• галантерейные товары;
• культтовары.

Посудохозяйственные изделия по функциональному назначению подразделяют на изделия:

• применяемые в процессе приготовления, приема пищи (изделия для кухонных работ, сервировки стола, продуктов);
• для упаковки пищевых продуктов и пищевых веществ;
• для обслуживания автомототранспорта (лейки, канистры, воронки, дозаторы и др.);
• для сада, огорода и подсобного хозяйства (ведра, шланги, различные емкости, ящики для инструмента, пленки для теплиц и гряд и др.);
• различные предметы домашнего обихода (абажуры, горшки, вазы, кашпо, щетки, совки, коврики, корзины для белья, вешалки, полки, установочные изделия — розетки, вилки, выключатели, табуреты и др.).

В зависимости от назначения и характера использования различают:

1. посудохозяйственные изделия, контактирующие с пищевыми продуктами:
1. изделия для сыпучих пищевых продуктов

(в ассортимент данных изделий входит посуда для хранения и дозировки крупы, муки, соли, специй и других продуктов; изготовляют эту посуду главным образом из аминопластов, полистирола, полиметилметакрилата);

2. изделия для холодных пищевых продуктов

(штучная и комплектная посуда для хранения и подачи к столу холодной пищи (салатницы, лотки, сахарницы и др.), а также столовые (щипцы, лопатки, подставки и др.) и кухонные (терки, овощерезки, дуршлаги и др.) принадлежности);

3. изделия для горячих пищевых продуктов

(посуда для горячей пищи, которая представлена лишь мисками, бульонницами, блюдами и супницами. Изготовляют эти изделия из поликарбоната и реже из металита).

2. посудохозяйственные изделия, неконтактирующие с пищевыми продуктами:
1. приспособления для мытья посуды (аэратор, решетки и подставки для раковины, полочки для сушки посуды и т.д.);
2. принадлежности для уборки помещений (совки, ведра, пульверизаторы, воздухоувлажнители, пылевыбивалки и др.).

Галантерейные изделия по функциональному назначению подразделяются на:

• изделия для хранения предметов личного обихода;
• предметы личной гигиены (для лица и тела, ухода за волосами, защиты от воды и солнца);
• предметы для рукоделия;
• предметы украшения и декоративные изделия;
• принадлежности для курения;
• одежда и одежная фурнитура.

Культтовары подразделяются по функциональному назначению на группы:

• канцелярские изделия (изделия оргтехники, офисные и школьные принадлежности);
• чертежные принадлежности;
• изделия для хранения различных предметов;
• фотопринадлежности;
• игрушки и игры;
• изделия для спорта;
• художественные изделия.

Изделия из пластмасс должны вырабатываться в соответствии с требованиями нормативной документации и образцами-эталонами. В нормативной документации на изделие обязательно указываются материалы, которые используются для его изготовления. Запрещается использовать материалы и красители, которые не разрешены к применению. Особые требования по санитарно-гигиеническим свойствам предъявляются к пластическим массам, используемым для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами.

Ассортимент пластических масс, используемых для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, крайне ограничен. Так, для изготовления посуды, контактирующей с горячей пищей (100 °С), разрешается использовать лишь поликарбонат. Для кратковременного контакта с негорячими пищевыми продуктами разрешается использование изделий, изготовленных из нестабилизированного го полиэтилена высокого давления, отдельных марок суспензионного полистирола и сополимеров стирола, полученных методом суспензионной полимеризации, полипропилена. Для изготовления галантерейных товаров и товаров культурно-бытового назначения можно использовать значительно более широкий ассортимент пластических масс.

2. Требования к качеству изделий из пластмасс.

Общие требования к товарам  из пластмасс хозяйственного назначения изложены в ГОСТ Р 50962-96 "Посуда и  изделия хозяйственного назначения из пластмасс. Общие технические  условия". Обязательными требованиями к товарам из пластмасс являются: требования к внешнему виду (не допускаются  следующие дефекты: раковины; вздутия; трещины; грат; разводы; линии холодного  спая, подтеки, пропуск рисунка, наличие  складок, проколов, трещин, литников, выступающих  над опорной поверхностью; некоторые дефекты допускаются с ограничениями: царапины, следы от выталкивателя, инородные включения и др.); требования к маркировке.

При производстве изделий  из пластмасс, контактирующих с пищевыми продуктами, не следует забывать, что  пластмассы не являются абсолютно безопасными. Возможное выделение токсичных  компонентов строго нормируется  по каждому виду пластмасс.

Изделия из пластмасс на сорта не подразделяются.

Маркировка должна включать товарный знак предприятия-изготовителя. Изделия, контактирующие с пищевыми продуктами, должны также иметь следующие  атрибуты маркировки: вместимость и  назначение (для холодных, горячих  или сыпучих продуктов). Изделия, не контактирующие с пищевыми продуктами, но по форме напоминающие аналогичную "пищевую" посуду, имеют предупреждающую  надпись "Для непищевых продуктов". Методы нанесения маркировки различны: формование , тиснение, штамп, печать, гравировка. Маркировка транспортной тары, кроме обязательных атрибутов, должна включать и манипуляционные знаки: "Верх", "Хрупкое, осторожно" и др.

Упаковка изделий должна обеспечивать сохранность при транспортировании  и хранении. Прочность тары должна обеспечивать возможность многоярусной загрузки (3,3 м) без повреждений продукции. Масса брутто должна быть не более 25 кг для посуды и не более 33 кг для  других видов изделий.

2. Методы испытания пластмасс
1. Испытание на растяжение

Метод основан на растяжении испытуемого образца с установленной  скоростью деформирования.

Испытание проводят на машине, которая при растяжении образца  должна обеспечивать измерение нагрузки с погрешностью не более 1% от измеряемой величины и постоянную скорость раздвижения  зажимов в пределах, требуемых  настоящим стандартом. Зажимы машины должны обеспечивать надежное крепление  образцов и совпадение продольной оси  образца с направлением растяжения и не должны вызывать разрушений образцов в месте крепления.  Прибор для  измерения удлинения в процессе испытания должен иметь погрешность  измерения не более 1%, если в нормативно-технической  документации на материал нет иных указаний.

Для измерения удлинения  допускается использовать:

• приборы, закрепляемые непосредственно на образце; при этом масса прибора и способ его крепления не должны оказывать существенного влияния на величины определяемых показателей и поведение образца при испытании;
• приборы, не закрепляемые на образце и позволяющие производить измерение изменения расчетной длины образца, ограниченной метками, с помощью оптических или других систем измерения.

При удлинении свыше 25 мм допускается измерение удлинения  по меткам с помощью масштабной линейки  с ценой деления не более 1 мм.

Прибор для измерения  ширины и толщины образцов должен обеспечивать измерение с погрешностью не более 0,01 мм. При измерении толщины  образцов прибор должен оказывать давление на образец до 0,03 МПа (0,3 кгс/см2).

 Перед испытанием на  образцы наносят необходимые  метки . Толщину и ширину образцов  измеряют в трех местах, в середине  и на расстоянии 5 мм от меток.  Из полученных значений вычисляют  средние арифметические величины, по которым вычисляют начальное  поперечное сечение А0. Образцы,  у которых минимальное и максимальное  значения толщины или ширины  различаются более чем на 0,2 мм, не испытывают. Образцы закрепляют  в зажимы испытательной машины  по меткам, определяющим положение  кромок зажимов таким образом,  чтобы продольные оси зажимов  и ось образца совпадали между  собой и направлениям движения  подвижного зажима. Зажимы равномерно  затягивают, чтобы исключалось скольжение  образца в процессе испытания,  но при этом не происходило  его разрушения в месте закрепления.  Испытания проводят при температуре  (296±2) К (23±2)°С и относительной  влажности (50±5)%, если в нормативно-технической  документации на материал нет  других указаний. Испытания проводят  при скорости раздвижения зажимов  испытательной машины, предусмотренной  в нормативно-технической документации  на материал. При испытании измеряют  нагрузку и удлинение образца  непрерывно или в момент достижения  предела текучести, максимальной  нагрузки, в момент разрушения  образца

Образцы, которые в процессе испытания разрушаются за пределами  рабочей части (l3), или у которых  в процессе испытания обнаружены дефекты (пузыри, инородные для материала  включения, внутренние трещины и  т.п.), в расчет не принимают.

В случаях применения стандарта  в договорно-правовых и торговых отношениях по экономическому сотрудничеству в расчет не принимают образцы, которые в процессе испытания разрушаются за пределами расчетной длины (l0) или у которых в процессе испытания обнаружены дефекты (пузыри, инородные для материала включения, внутренние трещины и т.п.).

Для каждого показателя вычисляют  величину стандартного отклонения по ГОСТ 14359-69 с точностью, предусмотренной  для вычисления среднего арифметического, если в нормативно-технической документации на материал нет других указаний.

Результаты испытания  записывают в протокол, который должен содержать следующие данные:

• наименование материала, наименование предприятия-изготовителя и номер партии;
• метод изготовления, основные размеры изделия и место вырезки образцов;
• метод изготовления образцов;
• условия кондиционирования;
• тип использованных образцов с указанием ширины и толщины в пределах расчетной длины l0;
• атмосферные условия в помещении, испытания;
• количество испытуемых образцов;
• тип испытательной машины и прибора измерения удлинения;
• скорость испытания;
• место и направление вырезки образцов из анизотропных пластмасс;
• среднее арифметическое значение для определяемых показателей;
• стандартное отклонение;
• дату испытания и обозначение настоящего стандарта.

2. Метод испытания на сжатие

Режим и метод изготовления образцов указывают в нормативно-технической  документации на конкретную продукцию. Образцы должны иметь чистую гладкую, ровную поверхность, безвздутий, сколов, трещин, раковин и других видимых  дефектов.

Испытание проводят в условиях кондиционирования по ГОСТ 12423 при  температуре (23±2)°С и относительной  влажности (50±5)%, если в нормативно-технической  документации на конкретную продукцию  нет других указаний.Устанавливают  образец между опорными площадками так, чтобы вертикальная ось образца совпадала с направлением действия нагрузки. Регулируют машину до осуществления соприкосновения образца с площадками.Устанавливают выбранную скорость сближения опорных площадок.Машину приводят в действие и записывают значения определяемых показателей или кривую «нагрузка—деформация» при сжатии.

Результаты испытания  записывают в протокол, который должен содержать следующие данные:

• наименование предприятия-изготовителя и номер партии; наименование пластмассы;
• метод изготовления, основные размеры, форма образцов; количество образцов;
• способ кондиционирования и условия испытания в случаях, отличающихся от предусмотренных в настоящем стандарте;
• способ измерения деформации;
• скорость испытания;
• значения определяемых показателей каждого образца и их среднее арифметическое;
• дата испытания;
• обозначение настоящего стандарта.

3. Метод испытания на статический изгиб.

Сущность метода заключается  в том, что образец для испытаний, свободно лежащий на двух опорах, кратковременно нагружают в середине между опорами. При этом определяют следующие показатели:

изгибающее напряжение и  значение прогиба в момент разрушения для пластмасс, разрушающихся при  заданной величине прогиба или до достижения этой величины;

изгибающее напряжение при  заданном значении прогиба для пластмасс, не разрушающихся при заданной величине прогиба или до достижения этой величины;

изгибающее напряжение при  максимальной нагрузке для пластмасс, у которых при заданной величине прогиба или до достижения этой величины нагрузка проходит через максимум;

изгибающее напряжение при  разрушении или при максимальной нагрузке, когда прогиб превышает  заданное значение прогиба, если это  предусмотрено в нормативно-технической  документации на пластмассу.

Испытание проводят на испытательной  машине, обеспечивающей равномерную  скорость v относительного движения нагружающего наконечника и опор и позволяющей  производить измерение нагрузки с погрешностью ±1 %, а прогиба - с  погрешностью ±2 %. Рекомендуется применять  испытательную машину, у которой  «смещение силоизмерительного устройства во всем диапазоне нагрузок составляет не более 2 мм. Расстояние между опорами  должно быть регулируемым.На испытательной  машине должно быть размещено устройство с нагружающим наконечником и  опорами. Сближение их должно проходить  с постоянной скоростью с учетом допусков.

Образцы изготовляют формованием  или механической обработкой. При  изготовлении образцов из плит толщиной более 10 мм плиту срезают до толщины 10 мм только с одной стороны. Способ, режим изготовления и размеры  образцов должны быть указаны в нормативно-технической  документации на материал. Образцы  должны иметь гладкую ровную поверхность  без вздутий, сколов, трещин, раковин  и других видимых дефектов. Время  от окончания изготовления формованных  образцов или заготовок для получения  образцов механической обработкой до их испытания должно составлять не менее 16 ч, включая и время на их кондиционирование, если в нормативно-технической  документации на материал нет других указаний.

Испытание проводят при температуре (23 ± 2) °С и относительной влажности (50 ± 5) % по ГОСТ 12423-66, если в нормативно-технической  документации на материал нет других требований.

Образец устанавливают на опоры широкой стороной . Если образец  подвергался механической обработке  с одной стороны, то его кладут на опоры той стороной, которая  не подвергалась механической обработке.  Нагружение образца проводят в середине между опорами плавно, без толчков. Если образец разрушается при  заданной величине прогиба или до достижения этой величины, то определяют нагрузку и прогиб при разрушении. Если образец не разрушается при  заданной величине прогиба или до достижения этой величины, то нагрузку определяют в момент достижения заданного  прогиба .Испытания продолжают до разрушения образца или до достижения заданной максимальной нагрузки, если это предусмотрено  в нормативно-технической документации на материал. В любом из этих случаев  определяют нагрузку и прогиб.

 Если при испытании  образца максимальное значение  нагрузки наблюдается до достижения  заданной величины прогиба, то  в этом случае определяют максимальную нагрузку и соответствующее ей значение прогиба. Если образец разрушается вне средней трети расстояния между опорами, то полученный результат не засчитывают и проводят повторно испытание на новом образце.

При испытании на изгиб  может быть разрушение от растягивающего напряжения, сжимающего напряжения и  напряжения на изгиб.Если при испытании  нескольких образцов происходят различные  виды разрушений, то полученные значения изгибающего напряжения статически неоднородны. В этом случае необходимо провести анализ всех результатов и  тщательно исследовать средние  арифметические значения и статистические отклонения.

Протокол испытания должен содержать следующие данные:

а) наименование и марку  пластмассы (с указанием нормативно-технического документа);

б) способ изготовления образцов, дату изготовления и число образцов, а также фактические размеры  образцов;

в) условия испытания, включающие атмосферы кондиционирования и  испытания, расстояние между опорами, данные о стороне образца, к которому прилагалась нагрузка;

г) результаты испытаний  и способ их выражения, включая следующие  данные:

при разрушении образца:

вид разрушения каждого образца  для испытаний;

изгибающее напряжение каждого  образца в момент разрушения;

прогиб каждого образца  в момент разрушения;

при отсутствии разрушения образца:

изгибающее напряжение каждого  образца при заданном прогибе;

изгибающее напряжение и  прогиб каждого образца при максимальном значении нагрузки;

среднее арифметическое значение показателей и среднее квадратическое отклонение при его определении;

д) обозначение настоящего стандарта;

е) дату испытания.

                                    Заключение

В настоящее время пластмассы получили широчайшей распространение. Причиной такого распространения являются их низкая цена и легкость переработки, а также свойства, которые в  некоторых случаях уникальны. Пластмассы применяют в электротехнике, авиастроении, ракетной и космической технике, машиностроении, производстве мебели, легкой и пищевой промышленности, в медицине и строительстве, - в  общем, пластмассы используются практически  во всех отраслях народного хозяйства. Пожалуй, единственная область, где  использование пластмасс пока ограничено - это техника высоких температур. Но в скором времени они проникнут  и сюда: уже получены пластмассы, выдерживающие температуры 2000-2500°C. Развитие химических технологий, помогающих создавать вещества с заданными  свойствами, позволяет сказать, что  пластмассы один из важнейших материалов будущего. 

Библиографический список:

1. Кардашиди И.П., Мишустин В.И. Непродовольственные товары (товароведение): Учеб. пособие для средн. проф.-техн. училищ. - М.: Высш. шк., 1985. - 368 с.
2. А. П. Ходыкин, А. А. Ляшко. Товароведение непродовольственных товаров: Учебник – М.: Изд. «Дашков и К0». 2006 - 540с. 
3. Товароведение и экспертиза в таможенном деле: Учебник. В 4-х томах. Том I: Теоретические основы. Непродовольственные товары/ С. Н. Гамидуллаев, И. Н. Петрова, С. В. Багрикова, Т. А. Захаренко. – СПб.: Троицкий мост, 2010. – 480с.
4. Войчак А.В. Товароведение сырья и материалов: Учеб. пособие. –K.: Выща шк. Головное изд-во, 1989.— 279 с.
5. ГОСТ 11262-80 (СТ СЭВ 1199-78) Пластмассы. Метод испытания на растяжение (с Изменением N 1).
6. ГОСТ 4651-82 Пластмассы. Метод испытания на сжатие
7. ГОСТ 4648-71 Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб (с Изменениями N 1, 2, 3)