các phương pháp kiểm tra đánh giá sản phẩm nhựa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

BÀI TẬP LỚN
Đề tài: các phương pháp kiểm tra đánh giá sản
phẩm nhựa

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tuấn Anh

Hà Nội: 2019
1


Mục lục
PHẦN I. Tính chất cơ học của vật liệu nhựa................................................5
1.1. Tính chất bền kéo...............................................................................5
1.2. Tính chất nén.....................................................................................6
1.3. Tính chất uốn.....................................................................................7
1.4. Hệ số ma sát tĩnh và động..................................................................7
1.5. Kiểm tra lột........................................................................................8
1.6. Thử nghiệm đâm thủng......................................................................9
1.7. Kiểm tra nước mắt...........................................................................10
1.8. Độ cứng...........................................................................................10
1.9. Va chạm............................................................................................11
PHẦN II. Tính chất vật lý...........................................................................12
2.1. Mật độ của một cơ thể (ρ)................................................................12
2.2. Hấp thụ nước và độ ẩm....................................................................13
2.3. Kháng hóa chất................................................................................13
PHẦN III. Tính chất quang học..................................................................14
3.1. Độ đục..............................................................................................14
3.2. Độ bóng...........................................................................................15

3.3. Tọa độ màu......................................................................................16
3.4. Nhiệt độ (hiệu quả IR)....................................................................16
3.5. Truyền ánh sáng nhìn thấy UV........................................................17
3.6. Độ đặc màu và khuyết tật bề mặt....................................................18
PHẦN IV. ĐỘ BỀN & KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU :.............................18
2


4.1. Kiểm tra khí hậu (nhiệt độ và độ ẩm)..............................................19
4.2. Lão hóa nhân tạo cấp tốc (buồng có đèn hồ quang Xenon và buồng
có đèn huỳnh quang UV)................................................................................19
4.3. Hành vi cháy (phân loại UL94) và tính dễ cháy ngang (ngành ô tô)
20
4.4. Khả năng chống nứt ứng suất hoặc xác minh khả năng tương thích
hóa học............................................................................................................22
4.5. Kháng với các tác nhân hóa học và các sản phẩm dầu khí..............22
4.6. Chống nhuộm màu...........................................................................23
PHẦN V. Khả năng phân hủy sinh học và phân rã vật liệu nhựa...............23
5.1. Phân hủy sinh học hiếu khí..............................................................24
5.2. Khả năng phân hủy sinh học kỵ khí................................................25
5.3. Mức độ tan rã...................................................................................26

3


Lời mở đầu
Tầm quan trọng của việc sử dụng nhựa ngày càng tăng lên. Những phương
pháp đặc biệt nào để chúng ta có thể kiểm tra được chất lượng của chúng?. Chất
lượng vật liệu có ảnh hường như thế nào đến hiệu suất của sản phẩm?
Đối với nhiều vật liệu được sản xuất, cả kim loại và phi kim, độ cứng

chính xác là điều cần thiết để sử dụng vật liệu đó. Đối với nhựa, việc trộn và xử
lý là hai thứ quan trọng và việc kiểm tra độ cứng có thể được sử dụng như một
công cụ nhanh chóng và dễ dàng để xác minh chúng.
Vật liệu nhựa thường được kiểm tra độ cứng bao gồm các tấm nhựa và các
bộ phận đúc. Các sản phẩm như nhựa nhiệt cứng, Plexiglas, thermopolystyrene, tấm vinyl, cellulose acetate và cán mỏng nhiệt như Formica cũng
thường được kiểm tra độ cứng.
Tại sao nhựa thất bại trong bài kiểm tra độ cứng? Có thể có một vài lý
do. Người kiểm tra có thể không có đặc điểm kỹ thuật hoặc thiết lập không
chính xác khi áp dụng quá nhiều tải. Có thể sử dụng sai loại thiết bị thụt đầu
dòng. Từ phía nhựa, nó có thể không phổ biến hoặc được chữa khỏi không
chính xác. Độ dày nhựa sẽ ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm quá. Máy đo độ
cứng có yêu cầu độ dày tối thiểu và nếu mẫu nhựa quá mỏng, người vận hành
có thể kiểm tra cái đe chứ không phải mẫu nhựa.
Kiểm tra độ cứng đo khả năng chống biến dạng của vật liệu bằng cách tác
dụng lực bên ngoài hoặc tải trọng lên vật liệu. Kiểm tra độ cứng đối với nhựa
liên quan đến việc ấn một phần bên trong, nhô ra khỏi trung tâm của chân máy
ép, vào vật liệu nhựa. Đầu nối được đẩy vào nhựa vuông góc với lực kiểm tra
cho đến khi chân máy ép tiếp xúc hoàn toàn với nhựa. Khoảng cách giữa các vết
lõm vào nhựa dưới một lực đã biết sẽ xác định khả năng chống lại vết lõm của
nhựa. Một cảm biến đo sự dịch chuyển của người trong nhà. Khả năng chống lại

4


sự thâm nhập này có thể là một dấu hiệu của phương pháp chữa bệnh hoặc hỗn
hợp của nhựa. Về cơ bản, càng đi sâu vào trong, nhựa càng mềm.

5

PHẦN I. Tính chất cơ học của vật liệu nhựa
Bạn có cần định lượng hoặc đo các tính chất cơ học của vật liệu nhựa của
bạn không? Tính chất cơ học thường là quan trọng nhất vì hầu hết tất cả các
điều kiện dịch vụ đều liên quan đến tải trọng cơ học.
Xác định tính chất cơ học của vật liệu, trong nhiều trường hợp, là điều cần
thiết khi lựa chọn vật liệu này hay vật liệu khác trên cơ sở hiệu suất của nó. Các
tính chất này có liên quan đến các lực bên ngoài vật liệu được áp dụng cho nó
và phản ứng theo cách này hay cách khác tùy thuộc vào loại polymer và quá
trình biến đổi mà nó đã trải qua.
Vật liệu nhựa thường phản ứng với các lực mà chúng phải chịu, bị biến
dạng ở mức độ lớn hơn hoặc thấp hơn và có thể bị vỡ.
các giải pháp khác nhau để xác định tính chất cơ học của vật liệu nhựa :
I.1. Tính chất bền kéo

Điều này liên quan đến việc áp dụng ứng suất theo cùng hướng với trục
dọc của mẫu thử. Tiêu chuẩn chung cho vật liệu nhựa là UNE-EN ISO 527 . Có
thể thu được biểu đồ với dữ liệu biến dạng ứng suất được ghi lại , từ tất cả các
thử nghiệm độ bền kéo được thực hiện trên máy thí nghiệm vạn năng, từ đó có
thể xác định được tính chất đàn hồi và dẻo của vật liệu và độ bền kéo hoặc ứng
suất kéo đứt tối đa của nó .

6


I.2. Tính chất nén

Họ mô tả hành vi của vật liệu khi nó chịu tải nén ở tốc độ đồng đều. Tiêu
chuẩn chung cho vật liệu nhựa là UNE-EN ISO 604 . Trong thực tế, tải nén
không phải lúc nào cũng được áp dụng ngay lập tức. Các thử nghiệm nén là một
phương pháp để có được kết quả trong nghiên cứu và phát triển , kiểm soát chất

7


lượng và chấp nhận hoặc từ chối, theo các thông số kỹ thuật. Trong một số
trường hợp, để nghiên cứu hành vi nén của một số sản phẩm, các thử nghiệm
được thực hiện trên chính sản phẩm hoàn chỉnh mà không cần phải chế tạo mẫu
thử nhỏ hơn. Loại nghiên cứu này rất phổ biến trong các sản phẩm đóng gói như
chai, khay và hộp đựng. Thông thường, trong những trường hợp này, UNE
12048 tiêu chuẩn được sử dụng.

8


I.3. Tính chất uốn

Đây là khả năng của vật liệu chịu được ứng suất theo phương vuông góc
với trục dọc của nó . Ứng suất tại điểm cực đại và điểm gãy, biến dạng tương
ứng và mô đun uốn được tính toán dựa trên khoảng cách giữa các giá đỡ dựa
trên độ dày của mẫu thử. Các tiêu chuẩn chung được sử dụng là UNE-EN ISO
178 cho vật liệu nhựa và UNE-EN ISO 14125 cho vật liệu nhựa gia cố sợi.

I.4. Hệ số ma sát tĩnh và động

Chúng được xác định theo tiêu chuẩn UNE-EN ISO 8295 cho vật liệu
nhựa sử dụng màng nhựa (màng). Chúng là tỷ lệ giữa độ bền kéo cần thiết để
bắt đầu hoặc tiếp tục trượt tại giao diện giữa hai bề mặt và lực hấp dẫn tác dụng
vuông góc với chúng.
9

I.5. Kiểm tra lột

Đây là một phương pháp thử nghiệm được sử dụng để xác định cường độ
liên kết của vật liệu nhựa trong màng, tấm và tấm. Nó được áp dụng để nghiên
10


cứu bất kỳ loại trái phiếu nào, bất kể phương pháp được sử dụng (niêm phong,
tuân thủ, khâu, liên kết nhiều lớp, v.v.).

I.6. Thử nghiệm đâm thủng

Điều này được sử dụng cho phim và tấm mặc dù nó cũng được sử dụng
trên các gói thermoformed. Tiêu chuẩn chung được sử dụng là UNE-EN
14477 . Các tiêu chuẩn khác, như UNE-EN 12236 , được sử dụng cho các loại
vật liệu khác, chẳng hạn như tấm chống thấm. Thông thường, tên được đặt cho
thử nghiệm này là đâm thủng tĩnh chứ không chỉ đâm thủng.

11


I.7. Kiểm tra nước mắt

Các giọt nước mắt thử nghiệm được sử dụng để xác định lực cần thiết để
tuyên truyền những giọt nước mắt của một vết cắt được xác định từ một vết cắt
thực hiện trong một mẫu thử nghiệm hoặc một mẫu thử nghiệm với một notch
xác định. Các tiêu chuẩn chung được sử dụng là UNE-EN 6383-1 và UNE-ISO
34-1 . Có các tiêu chuẩn khác đề cập đến các thử nghiệm nước mắt được áp
dụng cụ thể hơn cho màng nhựa và tuân theo các tiêu chuẩn tương tự, chẳng hạn
như UNE-EN ISO 6383-2 cho thử nghiệm xé Elmendorf . Khả năng chống rách

Elmendorf là một đặc tính được xác định trong màng nhựa và tấm thường sử
dụng trong ngành bao bì.

I.8. Độ cứng

Đây là sức đề kháng của vật liệu chống trầy xước hoặc thâm nhập . Nó là
thước đo trước khi gãy và là một hàm của cả độ cứng của vật liệu và mô đun
12


đàn hồi của nó . Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định độ cứng của vật
liệu nhựa, chẳng hạn như phương pháp Shore, Barcol hoặc bóng, được xác định
theo các tiêu chuẩn thử nghiệm UNE-EN ISO 868, UNE 53270 và UNE-EN
ISO 2039-1 , tương ứng.

I.9. Va chạm.

Điều này bao gồm các tác động rơi tự do, rơi phi tiêu và con lắc như
Charpy và Izod . Tùy thuộc vào loại vật liệu cần nghiên cứu, loại mẫu thử sẽ
khác nhau. Sự khác biệt giữa các thử nghiệm này và các thử nghiệm cơ học
được thực hiện với UTM là tốc độ thử nghiệm . Trong những trường hợp này,

tốc độ cao hơn được sử dụng.
13


PHẦN II. Tính chất vật lý
Bạn có cần định lượng hoặc đo các tính chất vật lý của vật liệu nhựa của
bạn không? Xác định tính chất vật lý của vật liệu là điều cần thiết để phân loại
chúng. Các tính chất này có thể đo lường được hoặc quan sát được , chẳng hạn

như hình dạng, màu sắc, mùi, khối lượng, mật độ, điểm nóng chảy, độ hòa tan
và khả năng kháng hóa chất và về cơ bản chúng phụ thuộc vào cấu trúc của vật
liệu.
Các phương pháp khác nhau để xác định tính chất vật lý của vật liệu nhựa :
II.1. Mật độ của một cơ thể (ρ)

Đây là tỷ lệ khối lượng của nó (m) so với thể tích của nó (V), nói cách
khác, khối lượng trên một đơn vị âm lượng. Có nhiều cách khác nhau để xác
định mật độ của vật liệu nhựa, chẳng hạn như mật độ cụ thể và khối lượng
lớn. Mật độ của cơ thể được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D792-13, UNEEN ISO 1183-1: 2013 và UNE-EN 13341: 2005 + A1: 2011 .

14


II.2. Hấp thụ nước và độ ẩm

Đây là một tính chất vật lý rất quan trọng cả cho việc xử lý nguyên liệu thô
và cho hành vi của sản phẩm cuối cùng thu được. Tiêu chuẩn chung cho vật liệu
nhựa là UNE-EN ISO 62: 2008 .
II.3. Kháng hóa chất

15


Đây là tài sản đo lường sức đề kháng của vật liệu đối với các tác nhân hóa
học khác nhau. Phương pháp được sử dụng để đánh giá đặc tính này thay đổi
đáng kể và, trong hầu hết các trường hợp, vào ứng dụng cuối cùng của sản
phẩm. Trong loại thử nghiệm này, cả sự hấp thụ của chất lỏng thử nghiệm (sự
thay đổi khối lượng và kích thước) và sự thay đổi tính chất cơ học của mẫu tiếp
xúc với cuộc tấn công hóa học đều được nghiên cứu. Tiêu chuẩn kiểm tra chung

là UNE 53316: 2012 .
PHẦN III. Tính chất quang học
Bạn có cần định lượng hoặc đo các tính chất quang của vật liệu nhựa của
bạn hoặc bề mặt hoàn thiện của một bộ phận không? Xác định tính chất quang
của vật liệu là điều cần thiết để xác định cách chúng được cảm nhận bằng cảm
giác của thị giác hoặc xúc giác để đánh giá chức năng của chúng theo quan
điểm thẩm mỹ .
Ngoài ra, thông qua các tính chất này, chúng tôi cũng có thể xác minh xem
một vật liệu có thể giữ nhiệt hoặc truyền bức xạ mặt trời hay không và kiểm tra
xem liệu nó có phù hợp với mục đích sử dụng của nó hay không.
Các phương pháp khác nhau để xác định tính chất quang của vật liệu nhựa:
III.1. Độ đục

Điều này được liên kết với sự tán xạ ánh sáng được tạo ra bởi sự tích tụ
của các hạt nhỏ trong vật liệu hoặc bởi các khuyết tật bề mặt rất nhỏ. Nó được
thử nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM D1003 và UNE-EN 2155-9 và yêu cầu các
phần phẳng của vật liệu nhựa trong suốt. Nó cung cấp tỷ lệ giữa cường độ ánh
sáng tán xạ và ánh sáng tới.

16


III.2. Độ bóng

Điều này được liên kết với khả năng của một bề mặt để phản chiếu nhiều
ánh sáng theo một số hướng hơn so với các hướng khác. Nó được xác định theo
các tiêu chuẩn UNE 53036: 2001, ASTM D2457 và UNE EN ISO 2813: 2014 ,
trong số các tiêu chuẩn khác. Cường độ ánh sáng phản xạ ở một góc cụ thể (20º,
45º và 60 °) được đo bằng phương pháp của bộ tách sóng quang.
17

III.3. Tọa độ màu

Điều này luôn gắn liền với trải nghiệm thị giác và sự giải thích của họ
thông qua mắt người luôn mang tính chủ quan. Để tránh sự chủ quan này và có
thể biểu thị màu bằng số và đảm bảo mô tả khách quan về màu sắc của các vật
thể, chúng tôi sử dụng máy đo quang phổ sử dụng các thành phần màu L *, a *,
b * có trong hệ thống được CIELAB khuyến nghị, đó là hệ thống được sử dụng
và công nhận rộng rãi nhất.

AIMPLAS có các thiết bị khác nhau để đo màu theo các hình dạng khác
nhau theo tiêu chuẩn quốc tế hoặc tiêu chuẩn nhà sản xuất khác nhau.
III.4. Nhiệt độ (hiệu quả IR)

Đây là khả năng của một màng nhà kính để giữ nhiệt tỏa ra vào ban đêm,
do đó làm giảm tổn thất nhiệt về đêm và do đó, làm giảm nhiệt độ giảm quá
mức trong nhà kính và ngăn chúng ảnh hưởng đến chất lượng hoặc khả năng
sống của cây trồng. Độ nhiệt được xác định bằng phương pháp quang phổ hồng
ngoại, theo tiêu chuẩn UNE-EN 13206 , thu được giá trị độ truyền qua.
18


III.5. Truyền ánh sáng nhìn thấy UV

Đây là khả năng của một vật liệu nhựa cho phép ánh sáng đi qua nó trong
phạm vi nhìn thấy UV, được đo bằng quang phổ. Mục tiêu ở đây có thể khác
nhau và thậm chí hoàn toàn ngược lại. Ví dụ, trong màng nông nghiệp, nhựa
phải cho phép truyền tối đa bức xạ nhìn thấy và truyền bức xạ cực tím tối thiểu.
Trong bao bì dược phẩm và mỹ phẩm mờ đục, vật liệu phải đảm bảo truyền bức

xạ tối thiểu.

19


III.6. Độ đặc màu và khuyết tật bề mặt

Các tính chất quang học này đặc trưng cho các bề mặt rắn và được xác
định bằng các phương pháp trực quan, theo các quy trình được nêu trong tiêu
chuẩn UNE-EN ISO 19712-2 , mang tên Vật liệu bề mặt rắn trang trí - Phần 2:
Xác định tính chất - Hàng hóa tấm.
PHẦN IV. ĐỘ BỀN & KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU :
Bạn có cần kiểm tra xem sản phẩm của bạn có chịu được các tác nhân khí
hậu khác nhau không? Bạn có muốn biết các sản phẩm của bạn, hoặc các vật
liệu được chọn để sản xuất chúng, sẽ hoạt động như thế nào khi chịu các yếu tố
khác nhau có thể ảnh hưởng đến các tính chất cuối cùng của chúng không? Sản
phẩm của bạn có tuân thủ các quy định về độ bền, chống cháy và kháng hóa
chất theo yêu cầu của tiêu chuẩn chất lượng thị trường không?
Vật liệu nhựa và các sản phẩm được sản xuất cùng với chúng sẽ chịu sự
tấn công liên tục của các tác nhân bên ngoài trong vòng đời của chúng. Theo đó,
điều cần thiết là phải nhận thức được cách chúng sẽ thực hiện trong các cuộc tấn
công này, để thấy trước các vấn đề và ngăn chặn chúng hoặc để đảm bảo chúng
tuân thủ các thông số kỹ thuật chất lượng sẽ giúp định vị sản phẩm trên thị
trường.
20


Các pp kiểm tra :
IV.1. Kiểm tra khí hậu (nhiệt độ và độ ẩm)

Sau các chu kỳ kết hợp nhiệt độ và độ ẩm, để tuân thủ các tiêu chuẩn hoặc
được cá nhân hóa cho từng khách hàng, các tính chất vật liệu và / hoặc vật liệu
khác nhau được đánh giá, chẳng hạn như biến dạng, thay đổi bề ngoài và mất
tính chất cơ học để xác định các thay đổi này sau khi lão hóa và liệu chúng
những thay đổi ảnh hưởng đến vòng đời của sản phẩm .

21


IV.2. Lão hóa nhân tạo cấp tốc (buồng có đèn hồ quang Xenon và buồng có đèn
huỳnh quang UV)

Điều này bao gồm các thử nghiệm mô phỏng năng lượng mặt trời, trong đó
mục đích là mô phỏng tiếp xúc nhanh với bức xạ mặt trời . Có một loạt các tiêu
chuẩn áp dụng, chẳng hạn như UNE-EN ISO, và ASTM cũng như các tiêu
chuẩn của nhà sản xuất ô tô nội địa. Các đặc tính có thể được đo sau loại lão hóa
này rất đa dạng và sẽ phụ thuộc vào việc sử dụng và ứng dụng của sản phẩm
được thử nghiệm.
IV.3. Hành vi cháy (phân loại UL94) và tính dễ cháy ngang (ngành ô tô)

22


Một trong những đặc điểm điển hình của tất cả các loại nhựa là khả năng
chống cháy thấp. Nhu cầu về vật liệu tự dập tắt ngày càng tăng do nhu cầu cung
cấp mức độ an toàn cao hơn. Có hai loại thử nghiệm tính dễ cháy theo UL
94: ngang và dọc , bao gồm đo thời gian cháy của mẫu nhựa được cố định theo
chiều ngang hoặc chiều dọc, sau khi chạm vào ngọn lửa của đầu đốt trong thời
gian quy định trong tiêu chuẩn tương ứng.

Một thử nghiệm tính dễ cháy cụ thể được thực hiện cho ngành ô tô theo
quy định quốc tế và được các nhà sản xuất xe chính điều chỉnh cụ thể: Ford,
Volvo, Opel, Nissan, VW, v.v. Thử nghiệm dễ cháy ngang này đánh giá khả
năng chống cháy của vật liệu bên trong xe và ảnh hưởng tất cả các vật liệu phi
kim loại được sử dụng trong sản xuất các bộ phận nằm trong nội thất xe
hơi. Tốc độ truyền lửa tối đa trong các vật liệu này được tiêu chuẩn hóa và thiết
lập bởi hầu hết các nhà sản xuất xe với tốc độ tối đa 100 mm / phút.
23


IV.4. Khả năng chống nứt ứng suất hoặc xác minh khả năng tương thích hóa học

Phân tích này được sử dụng để xác minh tính khả thi của sự tiếp xúc giữa
vật liệu đóng gói và sản phẩm đóng gói , đặc biệt là trong bao bì sản phẩm hóa
học. Điều kiện tiếp xúc được xác định xem xét các yếu tố như nhiệt độ, thời hạn
sử dụng, hình dạng thùng chứa, phân bố độ dày, khối lượng làm đầy, không gian
đầu và thành phần của vật liệu đóng gói và sản phẩm đóng gói.
IV.5. Kháng với các tác nhân hóa học và các sản phẩm dầu khí

24


Các thử nghiệm này được liên kết chặt chẽ với nhựa nhiệt rắn, được gia cố
bằng sợi thủy tinh, vv, mặc dù chúng cũng được sử dụng để kiểm tra khả năng
của một số loại nhựa nhiệt dẻo . Trong các thử nghiệm này, mẫu phải chịu tác
động của chất lỏng (nhiên liệu) trong các pha lỏng và hơi của nó và sau khi xử
lý, các tính chất cơ học (độ bền kéo và độ uốn) của mẫu ban đầu cũng được so
sánh với mẫu thử như sự thay đổi về khối lượng và sự xuất hiện của các
mẫu. Việc đánh giá sẽ phụ thuộc vào tiêu chuẩn tương ứnghoặc về thỏa thuận
giữa các bên về việc các tính chất cơ học sẽ giảm đi bao nhiêu hoặc không có sự

thay đổi về ngoại hình của vật liệu. Các chất lỏng điển hình được sử dụng là
dung môi, dầu khí và chất lỏng được sử dụng trong lĩnh vực ô tô (dầu, chất lỏng
làm sạch, v.v.).
IV.6. Chống nhuộm màu

Các sản phẩm thử nghiệm được tiếp xúc với các tác nhân hóa học và các
chất thường được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau (xây dựng, ô tô, đồ nội
thất) trong các điều kiện thời tiết và môi trường khác nhau, để xác minh hiệu
ứng bề mặt mà chúng có khi tiếp xúc với các sản phẩm nhựa.
PHẦN V. Khả năng phân hủy sinh học và phân rã vật liệu nhựa.

Bạn có cần xác định khả năng phân hủy sinh học hoặc mức độ phân rã của
sản phẩm không? Sản phẩm của bạn có đáp ứng yêu cầu quy định
25