Способ определения вида термопластичного материала

 

Изобретение относится к способам определения вида полимерных термопластичных материалов (термопластов), в первую очередь отходов или изделий, не имеющих маркировки, или неизвестного состава, с целью их дальнейшей повторной переработки. Сущность изобретения: в контрольные образцы и в испытываемый образец вдавливают предварительно нагретый нагруженный индентор. Вдавливание осуществляют последовательно не менее трех раз, каждый раз повышая температуру индентора не менее чем на 20^oC, начиная с 20^oC. Измеряют площадь поверхности отпечатка от вдавливания индентора и определяют твердость образца. Затем находят скорость ее изменения и сопоставляют результаты, полученные для испытываемого образца, с результатами испытания контрольных образцов, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к способам определения вида полимерных термопластичных материалов (термопластов), в первую очередь отходов или изделий, не имеющих маркировки, или неизвестного состава с целью их дальнейшей повторной переработки. Это необходимо, так как некоторые полимерные термопластичные материалы, например полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полиэтилентерефталат (ПЭТФ), поливинилхлорид (ПВХ), поликапроамид (ПА6), полистирол (ПС) и другие, не могут быть переработаны в смеси с некоторыми другими полимерами, например расслаиваются системы ПС-ПВХ и другие.

В уровне техники известны способы определения вида термопластичных материалов по их растворимости в различных жидких средах [1,2] Способ заключается в последовательном воздействии на исследуемые образцы термопластичных материалов различных растворителей и последующей идентификацией образца.

Основным недостатком данных способов является их длительность и возможность проведения только в условиях лаборатории, не позволяющая использовать их для оценочного контроля вида отходов полимерных термопластичных материалов, поступающих на вторичную переработку.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения твердости термопластичного материала в соответствии с ГОСТ 4670-91 [3] включающий вдавливание нагруженного индентора, измерение площади поверхности отпечатка от вдавливания индентора и определение твердости образца, как отношения нагрузки, прилагаемой к индентору, к площади поверхности отпечатка.

Термопластичные материалы характеризуются значениями твердостей определенными по этому способу. Эти величины могут изменяться в пределах, обусловленных соответствующими стандартами на данный материал (см. табл. 1). Для разных материалов они отличаются и по результатам испытания можно ориентировочно оценить класс материала (полиолефины, полиамиды).

Основным недостатком способа является невозможность определения конкретного вида термопластичного материала по его твердости, так как области значений твердости различных материалов перекрываются.

Технический результат изобретения определение конкретного вида термопластичного материала.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что предлагаемый способ осуществляют путем вдавливания в контрольные образцы и в испытываемый образец предварительно нагретого нагруженного индентора, которое осуществляют последовательно не менее трех раз, каждый раз повышая температуру индентора не менее чем на 20^oC, начиная с 20^oC, измерения площади поверхности отпечатка от вдавливания индентора, определения твердости образца, нахождения скорости ее изменения по формуле: где G твердость образца при температуре испытания t; G_o твердость образца при начальной температуре t_o 20^oC; K скорость изменения твердости и формирования базы данных с последующим сопоставлением результата, полученного для испытываемого образца, с результатами испытания контрольных образцов.

Существенным отличием заявляемого технического решения является то, что контрольные образцы термопластичного материала, формирующие базу данных, и испытываемый образец термопластичного материала подвергают вдавливанию предварительно нагретого индентора, которое осуществляют последовательно не менее трех раз, каждый раз повышая температуру индентора не менее чем на 20^oC, начиная с 20^oC, а после определения твердости находят скорость ее изменения по приведенной выше формуле с последующим сопоставлением результата, полученного для испытываемого образца, с результатами испытаний контрольных образцов.

На фиг. 1. видно, что для различных термопластичных материалов границы значений твердости, определенных при одной температуре, перекрываются и, следовательно, точная идентификация термопластичного материала не может быть проведена. В то же время значения скорости изменения твердости, определяемые тангенсом угла наклона зависимости lnG=f(t), для различных термопластичных материалов заметно отличаются. Учитывая это, был разработан способ определения вида термопластичного материала по значениям скорости изменения твердости (см. табл. 2).

Пример. Для создания базы данных по скорости изменения твердости известные контрольные образцы из ПЭВД и ПС были подвергнуты вдавливанию индентора, нагретого до температур: 20^oC, 40^oC и 60^oC. По измеренным площадям отпечатков S, полученным в результате вдавливания нагретого индентора, и величине нагрузки P, приложенной к индентору, были определены значения твердостей материалов G= P/S с последующим определением скорости изменения твердости по формуле: где G твердость образца при температуре испытания t; G_o твердость образца при начальной температуре t_o=20^oC; K скорость изменения твердости, характеризующая термопластичный материал.

Значения скоростей изменения твердости K для контрольных образцов, формирующих базу данных, приведены в табл. 3. Из таблицы видно, что термопластичные материалы могут быть охарактеризованы значением K.

Затем образец из неизвестного термопластичного материала был подвергнут испытаниям по вышеуказанной методике. Результаты определения его твердости при различных температурах приведены в табл. 3.

Последующее сопоставление результата расчета температурного коэффициента K (-0,0065) с базой данных (см. табл. 3) позволяют сделать вывод о том, что неизвестным материалом является ПЭВД.

Формула изобретения

Способ определения вида термопластичного материала, включающий вдавливание нагруженного индентора, измерение площади поверхности отпечатка от вдавливания индентора и определение твердости образца, отличающийся тем, что контрольные образцы термопластичного материала, формирующие базу данных, и испытываемый образец термопластичного материала, подвергают вдавливанию предварительно нагретого индентора, которое осуществляют последовательно не менее трех раз, каждый раз повышая температуру индентора не менее чем на 20^oС, начиная с 20^oС, а после определения твердости находят скорость ее изменения по формуле

где G твердость образца при температуре испытания t;
G_о твердость образца при начальной температуре t_о 20^oС;
К скорость изменения твердости,
с последующим сопоставлением результата, полученного для испытываемого образца, с результатами испытаний контрольных образцов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2