Tester di stress per legamenti costanti con tacche - ToronNCLS™
Il tester a sollecitazione costante con legamento intagliato (NCLS tester) fornisce una valutazione precisa della resistenza alla propagazione lenta delle cricche (SCG) per resine di polietilene ad alta densità (HDPE) e tubi corrugati utilizzati in applicazioni di drenaggio, canalizzazione e infrastrutture. Il ToronNCLS™ può gestire fino a 30 stazioni di prova simultaneamente, rappresentando una soluzione ad alta produttività per i laboratori di controllo qualità della produzione e di qualificazione delle resine. Ogni stazione opera in modo indipendente, consentendo l'analisi simultanea di più campioni a diversi livelli di sollecitazione o condizioni di prova senza interferenze.
Progettato per eseguire sia il test di sollecitazione costante dei legamenti con intaglio (ASTM F2136) sia il test di fessurazione a sollecitazione costante dei legamenti senza intaglio (ASTM F3181), il ToronNCLS™ soddisfa l'intera gamma di requisiti di valutazione SCG per HDPE in un unico strumento. Il sistema riscalda e mantiene automaticamente un bagno a temperatura controllata, carica i campioni pneumaticamente, registra i tempi di rottura per ogni stazione e continua a funzionare dopo un guasto di una stazione senza intervento manuale. La protezione contro le interruzioni di corrente preserva tutti i dati di temporizzazione e i parametri del bagno, garantendo la continuità del test dopo interruzioni di corrente impreviste.
Il ToronNCLS™ è progettato per i laboratori che necessitano di dati SCG coerenti e verificabili su tubi corrugati in HDPE, placche di resina vergine o miscele di HDPE riciclato post-consumo. La struttura del bagno in acciaio inossidabile 316L e PTFE resiste alla corrosione causata dalla soluzione tensioattiva utilizzata nei test ASTM F2136. Lo strumento integrato per il calcolo del carico determina automaticamente il carico morto richiesto per ciascuna stazione in base alla geometria del campione e alla sollecitazione target dei legamenti, riducendo gli errori di impostazione e accelerando la preparazione del test.
Applicazioni
Il ToronNCLS™ GT-UCLS-30 è ideale per laboratori e reparti di controllo qualità in cui è necessario verificare le prestazioni dei tubi in HDPE prima dell'installazione o della certificazione in loco. Tra gli utilizzatori tipici figurano produttori di tubi, produttori di resine, enti di trasporto e laboratori di prova di terze parti che operano in conformità ai requisiti di approvvigionamento AASHTO M294.
- Produzione di tubi corrugati in HDPE: controllo qualità in entrata e in corso di lavorazione del materiale di rivestimento per tubazioni destinate a sistemi di drenaggio delle acque piovane, canali sotterranei stradali e fognature sanitarie, secondo le norme ASTM F2136 e AASHTO M294.
- Qualificazione della resina HDPE vergine: test di approvazione del fornitore di resina per confermare la resistenza alla corrosione sotto sforzo delle placche stampate a compressione prima del rilascio in produzione.
- Valutazione dell'HDPE riciclato post-consumo: valutazione delle miscele PCR-HDPE in tubi corrugati secondo ASTM F3181, che utilizza la stessa apparecchiatura di F2136 ma con provini non intagliati e immersione in acqua
- Agenzie per le infrastrutture di trasporto: verifica indipendente che i tubi di drenaggio corrugati in HDPE soddisfino i requisiti AASHTO M294 SCG prima dell'accettazione nei progetti stradali e municipali.
- Test su geomembrane e geosintetici: valutazione di rivestimenti in geomembrana di polietilene mediante il relativo metodo ASTM D5397 a carico di trazione costante con intaglio (NCTL), utilizzando la stessa vasca e lo stesso telaio di carico.
- Ricerca e sviluppo sui polimeri: caratterizzazione comparativa SCG di gradi sperimentali di HDPE, additivi e condizioni di processo in laboratori di ricerca e sviluppo accademici e industriali.
- Laboratori di terze parti e di accreditamento: prove di riferimento ASTM F2136 e F3181 per produttori di tubi, enti di specifica e organismi di certificazione che richiedono dati SCG indipendenti.
Internazionali
- ASTM 5397–99: Metodo di prova per la valutazione della resistenza alla rottura da stress delle geomembrane in poliolefina mediante prova di carico di trazione costante intagliata
- ASTM F2136-18: Test di sollecitazione del legamento costante e intagliato per determinare la resistenza alla crescita lenta delle crepe delle resine HDPE o dei tubi corrugati HDPE
Metodi di prova
- Determinazione del tempo di transizione fragile
Questo metodo valuta se un campione si rompe entro un tempo predefinito. Un campione rotto è considerato non idoneo, mentre uno intatto è considerato accettabile. Il test si arresta automaticamente e fornisce un messaggio al raggiungimento del tempo impostato. - Misurazione del tempo di transizione fragile
Questo metodo misura la durata sotto un carico costante fino alla rottura del campione. Il tempo di carico viene registrato automaticamente durante il test.
Caratteristiche del tester di stress del legamento costante con tacche ToronNCLS™
Il ToronNCLS™ combina test paralleli ad alta capacità con gestione automatica del carico, struttura resistente alla corrosione e funzionalità integrate di integrità dei dati per ambienti di laboratorio esigenti.
- Capacità di 30 stazioni con controllo indipendente: ciascuna delle 30 stazioni carica, cronometra e arresta in modo indipendente, consentendo test simultanei a diversi livelli di stress o tipi di campione senza interferenze reciproche.
- Funzionamento in doppia modalità di test: supporta sia la determinazione del tempo di transizione fragile (superato/non superato) sia la modalità di misurazione del tempo di guasto, coprendo l'intero ambito della norma ASTM F2136 e dei relativi protocolli SCG.
- Caricamento e scaricamento pneumatico automatico: ogni gruppo di cinque stazioni portacampioni si carica dal pannello frontale con la semplice pressione di un pulsante; il sistema applica il carico gradualmente e avvia automaticamente il cronometraggio.
- Protezione dei dati in caso di interruzione di corrente: in caso di interruzione imprevista dell'alimentazione, il sistema salva automaticamente tutti i tempi di prova e i parametri del bagno; al ripristino dell'alimentazione, il riscaldamento riprende e il cronometraggio continua dallo stato salvato.
- Controllo di precisione del livello: il livello della soluzione di immersione viene mantenuto con una precisione di 2 mm, preservando la concentrazione del tensioattivo per tutta la durata del test.
- Superfici a contatto con il fluido in acciaio inossidabile 316L e PTFE: tutti i componenti a contatto con la soluzione tensioattiva sono realizzati in acciaio inossidabile 316L o politetrafluoroetilene (PTFE) per resistere all'attacco chimico dell'ambiente di prova Igepal.
- Rack per postazioni di prova con divisori: i divisori fisici tra i rack di prova riducono la perdita di vapore del bagno e limitano la contaminazione incrociata tra le postazioni, mantenendo una concentrazione costante di tensioattivo.
- Calcolatore automatico del carico integrato: lo strumento a schermo calcola il carico morto richiesto per ogni stazione a partire dalle dimensioni del campione e dalla sollecitazione target dei legamenti, riducendo al minimo gli errori di impostazione dell'operatore.
- Design con scarico inferiore inclinato: lo scarico inclinato posizionato centralmente rimuove rapidamente la condensa o la soluzione dalle stazioni non funzionanti, impedendo l'accumulo di liquidi che potrebbero compromettere le stazioni di prova rimanenti.
- Arresto automatico dell'allungamento al 13% per ASTM F3181: per le prove UCLS, il sistema rileva e arresta automaticamente la prova quando un campione raggiunge un allungamento del 13% (lunghezza di riferimento finale 7.35 pollici), secondo i requisiti del campione F3181.
- Timer massimo di 9,999 ore con risoluzione di 10 secondi: l'intervallo di temporizzazione copre l'intera durata dei test SCG estesi, fornendo al contempo una risoluzione sufficiente per la segnalazione dei tempi di guasto con una precisione di 0.1 ore.
Teoria e metodo
Tester di stress legamentoso costante con intaglio ToronNCLS™
La propagazione lenta delle cricche (SCG) nel polietilene ad alta densità (HDPE) si verifica quando una sollecitazione di trazione prolungata provoca l'innesco di cricche fragili in corrispondenza di una concentrazione di stress, che si propagano gradualmente attraverso il materiale nel tempo, ben al di sotto del limite di snervamento a breve termine. Questa modalità di rottura rappresenta la principale preoccupazione in termini di durabilità a lungo termine per i tubi di drenaggio corrugati in HDPE interrati. Poiché la SCG progredisce nell'arco di decenni in condizioni di esercizio, i test di laboratorio accelerati applicano temperature elevate e un ambiente con tensioattivi attivi per riprodurre lo stesso meccanismo di frattura fragile in poche ore o centinaia di ore, anziché in anni.
Il metodo di prova NCLS (ASTM F2136) prevede la preparazione di un provino a forma di manubrio a partire da una placca stampata a compressione in resina HDPE o materiale per rivestimenti di tubazioni, sulla quale viene poi praticata un'incisione precisa nella sezione ristretta. Questa incisione funge da concentrazione di stress controllata, definendo il punto di innesco della cricca. Il provino viene immerso in una soluzione di tensioattivo Igepal CO-630 al 10%, mantenuta a 50 °C e caricata con un peso morto calibrato per produrre una specifica sollecitazione netta di legamento sulla sezione trasversale al di sotto dell'incisione. Il tensioattivo plastifica la fase polimerica amorfa e riduce l'energia necessaria per la rottura delle fibrille di cricca, accelerando la modalità di cricca fragile che altrimenti prevarrebbe a temperatura ambiente per lunghi periodi di esercizio.
Il ToronNCLS™ GT-UCLS-30 applica il carico tramite un meccanismo a leva con carico e scarico pneumatici. Ogni stazione avvia automaticamente il cronometraggio all'applicazione del carico e lo arresta quando il provino si rompe, registrando il tempo di rottura con una precisione di 10 secondi. Per la determinazione del tempo di transizione fragile (modalità superamento/fallimento), il sistema confronta il tempo trascorso con il valore target impostato dall'utente e si arresta automaticamente al raggiungimento della soglia. Nella modalità di misurazione del tempo di rottura, ogni stazione continua in modo indipendente fino alla frattura, registrando il tempo di rottura senza interferire con le stazioni adiacenti. La variante ASTM F3181 UCLS utilizza lo stesso apparato ma con un provino a manubrio più grande e non intagliato immerso in acqua deionizzata, per la valutazione della fessurazione indotta da contaminanti nel PCR-HDPE.
Specifiche tecniche del tester di stress del legamento costante con tacche ToronNCLS™
Specifiche dello strumento
Parametro | Specificazione |
Numero di stazioni di prova | 30/20 |
Intervallo di temperatura di prova | Temperatura ambiente (TA) fino a 95 °C |
Controllo della temperatura | Riscaldamento automatico con mantenimento della temperatura |
| carico massimo | 1.5 kg (il carico sul campione può arrivare fino a 4.5 kg) |
| Lever rasio | 1.3 |
Gamma di temporizzazione | da 0 a 9,999 ore |
Precisione dei tempi | ±10 secondi |
Conformità alle norme | ASTM F2136, ASTM F3181 |