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软性绝缘膜和复合膜慢速抗戳穿(穿刺)性能试验方法与仪器介绍

更新时间:2023-04-11   点击次数:414次

 薄膜抗戳穿性是对其功能性的基本要求,有锐角的产品会破坏屏障包装的完整性而产生质量事故。材料的抗戳穿性受诸多因素的影响,如膜的厚度、弹性模量、戳穿速率、温度、测头形状等。因此,采用ASTM F1306标准方法可以作为参考或推荐的试验方法,以使具有材料检测的数据具有可比性。
   
    本文由山东泉科瑞达仪器整理,摘选ASTM F1306标准对检验要求的重要内容并提供相应的检测仪器(ETT系列智能电子拉力试验机)的解决方案。

一、ASTM F1306软性绝缘薄膜和薄片抗慢速戳穿(穿刺)试验方法-重要内容摘选

1范围

1.1本试验方法可以测定软性绝缘膜和复合膜抗驱动测头的戳穿性(穿刺力、行程、能量)。本试验在室温下以恒定的试验速率对材料施加双轴应力,直到戳穿(穿刺)发生。测定穿孔试验中的力、能量和伸长。

2规范性引用文件

ASTM D374固体电气绝缘厚度的试验方法
ASTM D618塑料试验状态调节规程
ASTM D638 塑料拉伸性能试验方法
ASTM E69I确定试验方法精密度的实验室间研究

3 术语

本标准使用以下术语:
3.1.1
伸长clongation
驱动测头时使软性膜材料戳穿时的弹性/塑性位移
3.1.2
抗戳穿性 penetration resistance
驱动测头时软性膜材承受伸长和/或穿透的能力
3.1.3
穿破perforation
戳穿过程中越过屏障膜的可见裂纹的形成过程
3.1.4
测头戳穿深度probepenetration
在试验机记录(显示)器上观察到的测头从与膜接触至力值呈瞬间下降时(力值突变,判断为已戳穿)的移动距离
3.1.5
穿透puncture
软性膜被驱动测头戳穿后呈现出短暂的弹性破坏

 5仪器

5.1通用试验机,有记录装置
5.2压力传感器
5.3戳穿试验测头,符合图1。

 ASTM F1306标准规定的穿刺试验头(夹具)
(图1)

 
5.3.1一般应用推荐用直径为3.2mm 的半球测头(双轴应力),以使材料间和实验室间结果具有标准可比性。
5.4试样夹具,符合图2或等效装置。

ASTM F1306标准要求的薄薄夹持夹具

 

(图2)标准中的夹持方式相对落后

 
 
5.4.1为使实验室间结果具有可比性,要求样片的试验直径为34.9mm(如果使用其他测头,夹具直径与测头直径之比至少为10:1)。
5.5 样品切制器

6试样

6.1试样应厚度均匀(±2%或±0.0025),取其较大者。
6.2试样尺寸应为76mmX76mm。
 

8试样数量

8.1对每个样品至少试验五个试样。

9状态调节

9.1试验前按ASTM D618中的程序A在温度为23C±2C、相对湿度为50%±5%条件下对试样
进行状态调节至少40h。
9.2除非本试验方法中另有规定,试验在温度为23土2C、相对湿度为50%土5%的标准
实验室条件下进行。
 

10程序

10.1按仪器制造商的说明书对试验仪器进行校准。
10.2选择发生穿刺时测力器受力在其在试验机最大量值的20%至80%量程范围内。
10.3用样品切制器对每种样品至少切制五个76mmX76mm的试样。
10.4测量膜试样中央的厚度(3个计数的均值)。
10.5将试验机的移动速度调为25mm/min,(记录仪走纸速度设为500mm/min,如适宜),选
择数据获取率至少为0.1mm/戳穿点。
10.6将膜试样夹于夹具中,将夹具置于测头下方,使测头对准膜试样的中央,并尽可能下移,但不与之相接触。
10.7对试验机设置适宜的停止和返回位,将数据采集装置清零,如适宜。
10.8启动试验机。在膜被穿破的瞬问返回到启始位。(穿破是膜试样上肉眼见可见的任一大小的孔,或承载穿刺力值瞬间降至零附近的点),见图3。
注1:对于复合膜材,承载力可能会观察到有多个降落点,这些表明分层受到破坏。这种情况下最后一次的瞬间下降被认为是破坏。
10.9从仪器的试验软件输出中记录试样标识、破裂力(峰值)、破裂前能量(功)和测头戳穿深度(第一个破裂点),(见图3)。如果使用纸记录仪,在记录纸上与读数一起记录试样标识。


ASTM F1306标准判断戳穿的条件

 

(图3)

 

11计算

11.1计算测头戳穿至破裂的峰值力和能量。
11.1.1软件计算值也是有效值。
11.2根据纸记录仪的记录,用下式计算所需值。
11.2.1破裂力一达到破裂时的峰值力(牛顿):
12报告
12.1报告以下信息:
12.1.1样品识别:
12.1.2以下诸项五个值的均值和标准差:
12.1.2.1破裂力(N)
12.1.2.2破裂前能量(J);
12.1.2.3测头戳穿深度(mm):
12.1.2.4每个样品膜试样的厚度(三个值)(mm)。
 

二、ASTM F1306 软性绝缘薄膜和薄片抗慢速戳穿(穿刺)试验用仪器

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