ISO 527-3 Essai de traction films plastiques
Les essais de traction sur films plastiques sont particulièrement importants dans l’industrie de l’emballage sous film mais également pour les essais de batteries de films séparateurs.
La norme ISO 527-3 définit les conditions d’essai pour la détermination des propriétés de traction des films et feuilles plastiques d’une épaisseur inférieure à 1 mm et s’appuie sur les principes généraux indiqués à la norme ISO 527-1 relatifs au conditionnement, à la réalisation de l’essai, aux moyens d’essai et aux résultats.
Bien qu’elle soit le pendant ASTM de l’ISO 527-3, la norme ASTM D882 n’a pas d’équivalence technique. En effet, elle diverge à la fois en termes de géométries d’éprouvettes mais aussi au vu des exigences moins élevées attendues en matière de précision de la mesure de l’allongement.
Les plastiques de plus d’1 mm d’épaisseur sont testés selon la norme ISO 527-2 ou ASTM D638.
Valeurs caractéristiques Essai de traction films séparateurs Éprouvettes Réalisation de l’essai et moyen d’essai Essai automatisé des films Téléchargements Projets clients Demander conseil
ISO 527-3 Valeurs caractéristiques
L’essai de traction sur films plastiques livre des valeurs de mesure sur le comportement d’un matériau sous contrainte de traction quasi-statique, uniaxiale et croissante.
Les résultats d'essais typiques sont les grandeurs caractéristiques telles que:
- Contrainte à la traction
- Allongement à la traction
- Contrainte maximale et allongement à la rupture nominal
Lorsque les essais sont réalisés sur éprouvettes bandes, les résultats pour l’allongement à la rupture dépendent de la forme de l’éprouvette et du type de serrage. Nous recommandons l’utilisation de mâchoires à serrage parallèle. Les inserts de mors doivent être conçus de sorte à assurer un contact linéaire entre mors de serrage et éprouvettes.
Essais de traction sur films séparateurs dans l’essai de batteries selon la norme ISO 527-3
Les films séparateurs dans une batterie lithium-ion séparent l’anode et la cathode afin d’éviter les courts-circuits électriques. En même temps, le séparateur permet le passage de porteurs de charge ionisés, nécessaires pour fermer le circuit électrique dans une cellule électrochimique.
Outre les séparateurs en céramique et les non-tissés en fibres de verre, on utilise en premier lieu des membranes en polymère. La détermination fiable de la résistance à la traction et de l’allongement à la rupture permet de tirer des conclusions sur l’intégrité du film séparateur sous la contrainte mécanique liée au fonctionnement.
Alors que les films séparateurs plus épais empêchent efficacement et sûrement le contact entre l’anode et la cathode, les films plus fins permettent de réduire le poids de la batterie et d’améliorer la densité énergétique.
Du point de vue des essais, les principales exigences imposées aux séparateurs sont couvertes par des essais de traction selon ISO 527-3 et ASTM D882 de même que par des essais de perforation selon EN ISO 14477, ASTM D5748 et ASTM F1306. Ces essais sont également réalisés par électrolyse, à l’état humide, afin d’obtenir des valeurs caractéristiques mécaniques proches de la réalité.
Notre participation active au développement de ces normes, pour les matériaux de batterie notamment, nous permet de vous garantir des méthodes d’essai qui répondront à toutes vos exigences.
ISO 527-3 Réalisation de l’essai
La réalisation de l’essai de traction sur films plastiques a lieu comme indiqué au paragraphe 9 de la norme ISO 527-1. Les points suivants doivent ainsi être respectés pour les films :
- Pour les éprouvettes découpées dans des feuilles ou des films, on peut supposer que la largeur de l’outil de découpe pour films correspond à la largeur de l’éprouvette. Éliminer les éprouvettes qui présentent des défauts visibles au niveau des bords coupés. Les propriétés de certains films pouvant évoluer en fonction de l’orientation dans le plan (anistropie), il convient de tester les éprouvettes dans les deux orientations.
- Lors de l’utilisation d’extensomètres optiques, en particulier pour les feuilles et films fins, appliquer des marques de mesure sur les éprouvettes pour indiquer la longueur de mesure. Vérifier que l’éprouvette ne présente aucune rayure, poinçonnage ou estampillage afin d’écarter tout risque de détérioration sur celle-ci.
- Lors du serrage de l’éprouvette, veiller impérativement à garantir son alignement vertical. Les mâchoires utilisées doivent être capables de maintenir uniformément et de manière sûre les éprouvettes de films plastiques fins lors de l’essai de traction, sans provoquer de glissement ou d’écrasement/de rupture de l’éprouvette dans les mâchoires.
- Lors du centrage d’une éprouvette de film moins souple ou en cas de pression de serrage, une pré-contrainte peut être exercée sur l’éprouvette avant de démarrer l’essai. Cette opération est impérative pour éviter un pied de courbe dans la courbe de force-déformation. Une pré-contrainte selon la norme peut être définie à l’aide du logiciel d’essai testXpert afin de garantir des résultats d’essais précis et reproductibles.
Moyens d’essai pour l’essai de traction sur films plastiques selon ISO 527-3
Machines d’essais :
Les éprouvettes de films plastiques étant sujettes à la rupture à des forces relativement faibles, l’essai est généralement réalisé sur une machine d’essai mono-colonne zwickiLine 500 N conformément à la norme ISO 527-3. En raison d’un allongement à la rupture parfois élevé des éprouvettes de films, la zwickiLine avec hauteur supplémentaire ou un bâti bi-colonne de la série ProLine ou AllroundLine (pour fonctionnalités étendues et essais automatisés) peut être nécessaire pour l’essai jusqu’à la rupture.
Mâchoires :
Afin de garantir le serrage délicat et sûr des éprouvettes de films, nous recommandons d’utiliser des mâchoires pneumatiques 1 kN à serrage parallèle avec inserts de mors en aluminium/Vulkollan.
Aide à la mise en place :
L’utilisation d’une aide à la mise en place pour l’insertion sûre et rapide de films plastiques fins dans les mâchoires permet de garantir l’alignement vertical de l’éprouvette et de minimiser ainsi les potentielles erreurs et influences humaines lors du positionnement de l’éprouvette. Cela permet d’assurer une fiabilité des résultats d’essai et d’augmenter le débit éprouvette. L’aide à la mise en place est disponible pour les éprouvettes bandes de différentes largeurs et longueurs selon la norme ISO 527-3.
Extensomètre :
Pour la mesure de l’allongement, la norme ISO 527-1 exige l’utilisation d’un extensomètre adapté. Lors de la mesure de l’allongement sur films plastiques, l’éprouvette ne doit pas être contrainte par la masse de l’extensomètre afin d’écarter tout risque de rupture prématurée de l’éprouvette. Nous conseillons par conséquent d’utiliser un extensomètre vidéo sans contact (videoXtens 2-150 HP (plage de mesure jusqu’à 175 mm) ou videoXtens 1-270 P (plage de mesure jusqu’à 330 mm), en fonction de l’allongement de l’éprouvette)
Essai de traction sur films selon ISO 527-3 avec logiciel d’essai testXpert
Notre logiciel d’essai testXpert permet de réaliser facilement et en toute sécurité les essais de traction sur films selon la norme ISO 527-3 :
- Conforme à la norme et sans intervention d’un opérateur : le programme d’essai est paramétré au centre et selon la norme puis validé sur notre site. L’ensemble des paramètres de configuration du système est automatiquement chargé. Le respect des nombreuses exigences liées aux normes ne dépend par d’individus en particulier.
- Respect strict de la norme : les écartement entre outils sont réglés avec précision et fiabilité dans le programme d’essai. Le bon écartement entre outillages de l’éprouvette, par ex. 100±5 mm, est identifiable et reconnaissable en un coup d’œil.
- Gain de temps, chaque éprouvette compte : il est également possible de recalculer les résultats après l’essai, par ex. une fois la géométrie d’éprouvette corrigée.
ISO 527-3 Éprouvettes
Les feuilles et films d’1 mm d’épaisseur max. sont testés à partir d’éprouvettes en forme de bandes ou d’haltères selon la norme ISO 527-3.
- Les bandes sont la forme éprouvette recommandée. Cette forme éprouvette pourra être fabriquée avec une presse à découper ou un outil de découpe de film.
- Le contrôle qualité utilise principalement des éprouvettes en haltères. Un extensomètre, permettant de mesurer directement les allongements éprouvettes sur l’éprouvette, est requis dans ce cas.
- La norme ISO 527-3 exige l’application de deux marques de mesure parallèles avec un écartement de 50 mm (L0) au centre de l’éprouvette.
L0 Longueur de mesure
L Écartement entre outillages/écartement initial des pinces de serrage
l1Longueur de la partie parallèle étroite/diamètre intérieur
l2 Écartement entre les parties parallèles larges
l3 Longueur totale
b2 Largeur éprouvette dans la zone de l’épaulement
b1 Largeur éprouvette dans la zone de la longueur de mesure
h Épaisseur éprouvette
| Éprouvette | Remarque | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | L mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Type 2 (bandes) | Éprouvette recommandée | ≥150 | 10 jusqu'à 25 | ≤1 | 50±0,5 | 100±5 | ||
| L peut être réduite à 50 mm en cas d’allongements plus importants | ≥150 | 10 jusqu'à 25 | ≤1 | 50±0,5 | 50 | |||
| Type 5 (éprouvette en haltère) | Applications AQ ; recommandées en cas d’allongement à la rupture très élevé | ≥115 | 33±2 | 25±1 | 6±0,4 | ≤1 | 25±0,25 | 80±5 |
| Type 1B (éprouvette en haltère) | Applications AQ ; recommandées pour feuilles rigides | ≥150 | 60±0,5 | 20±0,5 | 10±0,2 | ≤1 | 50±0,5 | 115±5 |
| Type 4 (éprouvette en haltère) | Applications AQ ; recommandées pour feuilles fines | ≥152 | 50±0,5 | 38 | 25,4±0,1 | ≤1 | 50±0,5 | 98 |
Essai automatisé sur films selon ISO 527-3 avec système d’essai robotisé roboTest F
Pour la fabrication des films plastiques, l’assurance-qualité est incontournable. Un marché en développement comme l’industrie des véhicules électriques avec une augmentation du volume d’essais exige en outre des solutions automatisées afin d’améliorer le débit et l’efficacité lors de l’essai sur films. Pour cela, ZwickRoell a développé le système d’essai robotisé « roboTest F ».
- Le système d’essais se compose d’une machine d’essais AllroundLine avec espace d’essais rallongé.
- Les éprouvettes pour l'essai de traction sont alimentées via un magasin éprouvettes pouvant accueillir jusqu'à 200 pièces.
- Le magasin se compose d'une base et d'une chaîne tournante avec pinces, dans lesquelles les éprouvettes sont „serrées“.
- Différentes fixations éprouvettes sont disponibles en fonction du type et de la forme de l’éprouvette. Elles permettent de réaliser des essais sur des films de différentes dimensions avec le même système.
Outre une réduction à moyen terme des coûts d’essais, le principal avantage du système réside dans l’exécution sans erreur des essais. Une reproductibilité élevée des résultats d’essai est obtenue en éliminant l’influence de l’utilisateur sur la mesure.
En savoir plus sur le roboTest F Vers le simulateur d’amortissement Demander conseil
Téléchargements pour l’essai de traction sur films plastiques selon ISO 527-3
- Brochure sur le secteur d’activité: Plastique & Caoutchouc PDF 9 MB
- Information produit : machine d’essai zwickiLine jusqu’à Fmax 5 kN PDF 820 KB
- Information produit : mâchoires pneumatiques Fmax 1 kN PDF 3 MB
- Information produit : aide à la mise en place pour films souples PDF 714 KB
- Information Produit: videoXtens 2-150 HP PDF 1 MB
- Information produit : videoXtens 1-270 P PDF 1 MB
- Information produit : automatisation roboTestF pour éprouvettes non-rigides PDF 98 KB
