ГОСТ 12423-2013: кондиционирование образцов пластмасс

Кондиционирование по ГОСТ 12423 приводит образец пластмассы в равновесие с воздухом перед испытанием, и строка о нём в паспорте объясняет, почему два протокола одного материала расходятся на десятки процентов.

Стандарт 2013 года модифицирует ISO 291 и вводит две атмосферы

По карточке стандарта ГОСТ 12423-2013 «Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)» действует, введён с 1 января 2015 года взамен ГОСТ 12423-66 и модифицирует ISO 291:2008. Он устанавливает постоянные атмосферы для кондиционирования и испытаний всех видов образцов пластмасс. Специальные атмосферы, близкие к особым климатическим условиям, стандарт не предусматривает.

Таблица 1 задаёт две стандартные атмосферы: 23/50 для нетропических стран и 27/65 для тропических. Для сравнительных данных, например для базы данных о материалах, стандарт рекомендует 23/50. Обе атмосферы относятся к давлению от 86 до 106 кПа и скорости воздуха меньше 1 м/с.

Два класса точности различаются допусками в два раза

Класс указывают парой для температуры и влажности. Атмосферы с более широкими допусками стандарт не считает постоянными. Камеры для кондиционирования калибруют не реже раза в год, а для класса 1 чаще. Приложение В объясняет, почему допуск влажности ±10 % для класса 2 реален: при отклонении температуры 2 °C одна только температура даёт около ±6 % относительной влажности.

Если влажность не влияет на свойства, её не контролируют, и условия обозначают «температура 23» или «температура 27». Если не влияют ни температура, ни влажность, пишут «окружающая температура», под которой стандарт понимает воздух свыше 18 до 28 °C.

Выдержка 88 часов задана по умолчанию, а не для равновесия

Время кондиционирования по пункту 8.1 задаёт документ на пластмассу. Без такого указания выдерживают не меньше 88 часов в атмосфере 23/50 или 27/65 и не меньше 4 часов, если нужна только температура от 18 до 28 °C. Испытывают в той же атмосфере сразу после извлечения образца из камеры.

Примечания к 8.1 предупреждают, что 88 часов для влажности может не хватить: температура выравнивается быстро, влажность медленно. Стандарты на отдельные методы задают своё время. Например, для удара по Изоду по ГОСТ 19109-2017, для удара по Шарпи в исследовательском разделе 10 ГОСТ 4647-2015 и для растяжения по ГОСТ 11262 минимальная выдержка в атмосфере 23/50 составляет 16 часов. Значит, у двух протоколов одного материала с записью «23/50» влажность образцов может быть разной.

Что такое кондиционирование образцов пластмасс?

Кондиционирование образцов пластмасс по ГОСТ 12423-2013 означает выдержку образца перед испытанием в постоянной атмосфере, обычно 23 °C и 50 % влажности, до равновесия по температуре и влажности. Без особых указаний выдержка длится не меньше 88 часов, для одной температуры не меньше 4 часов. Испытание проводят в той же атмосфере сразу после извлечения образца, иначе результаты разных лабораторий несопоставимы.

Время до равновесия растёт с квадратом толщины

Обязательное приложение А даёт три пути для толстых образцов и неизвестных пластмасс. Первый: высушить образец при температуре, где свойства почти не меняются, для многих материалов 50 °C, и испытать сухим; такой результат стандарт прямо называет несоответствующим и требует отметки в протоколе. Второй: держать в атмосфере 23/50 до равновесия, пересчитав время по толщине. Третий: ускорить процесс в камере при повышенной температуре и заданной влажности по соглашению сторон.

Формула А.1 пересчитывает время с образца одной толщины на другую пропорционально квадрату отношения толщин. По ГОСТ 4650 образец толщиной 1 мм при типичном коэффициенте диффузии доходит до 70 % насыщения примерно за сутки. Пример: для бруска 4 мм это 16 суток, для пластины 10 мм около 100 суток. Отсюда видно, что 88 часов, около 3,7 суток, для полиамидного бруска 4 мм дают лишь часть пути к равновесию.

Признак равновесия приложение тоже даёт: два взвешивания образца, разнесённые во времени с учётом квадрата толщины, различаются не больше чем на 0,1 %. В камере при повышенной температуре равновесие считают достигнутым, когда средняя влажность пластмассы меняется меньше чем на 0,01 % за сутки. Для толстых полиамидных образцов на практике пользуются третьим, ускоренным путём, а условия ускорения записывают в протокол.

Сколько времени кондиционируют толстый образец пластмассы?

Толстый образец пластмассы по ГОСТ 12423-2013 кондиционируют дольше стандартных 88 часов, потому что время до равновесной влажности по формуле А.1 растёт пропорционально квадрату толщины. Если образец 1 мм по ГОСТ 4650 набирает 70 % насыщения примерно за сутки, брусок 4 мм требует около 16 суток, пластина 10 мм около 100 суток. Равновесие признают, когда два взвешивания различаются не больше чем на 0,1 %.

Сухой и кондиционированный полиамид дают разные паспорта

Для большинства пластмасс разница между сухим и кондиционированным образцом мала: полиацеталь, PET-P и СВМПЭ при насыщении в воде набирают не больше 1 % влаги, из воздуха ещё меньше. У полиамидов иначе. Литой полиамид 6 в паспорте одного изготовителя набирает 6,5 % воды при насыщении, и его механические цифры приведены для сухого материала, о чём прямо сказано в примечании к таблице.

Для детали это значит следующее. Втулка из капролона сразу после точения ближе к сухому образцу: жёстче, прочнее, точнее по размеру. Через месяцы в цехе с обычной влажностью она приближается к равновесному состоянию: мягче, вязче, немного больше. Выбирая материал по паспорту, смотрят, какому состоянию соответствует цифра, и сравнивают полиамид с другими пластиками в одном состоянии.

Строку кондиционирования в протоколе читают первой

Для сравнения двух протоколов или паспортов проверяют четыре вещи: атмосферу 23/50 или 27/65, класс, время выдержки, был ли образец высушен по приложению А. Если у одного поставщика образцы сухие, а у другого выдержаны в 23/50, сравнивать прочность и ударную вязкость полиамида бессмысленно. Для полиацеталя и PET-P эта разница обычно мала, для полиамида 6 и капролона решающая.

Для протоколов по зарубежным паспортам встречаются пометки dry as moulded, то есть сухой после изготовления, и conditioned, кондиционированный. Это те же два состояния, и они соответствуют первому и третьему пути приложения А.

Размеры детали из пластмассы меряют при известной температуре

Логика стандарта переносится на приёмку деталей. Размер пластмассовой детали зависит от температуры заметнее, чем размер стальной, а у полиамида ещё и от влажности. Спорные замеры делают после выравнивания температуры детали с помещением, ориентир дают 4 часа при 18–28 °C, и записывают температуру в протокол замера. Деталь, которую привезли с мороза и сразу измерили, покажет размер меньше чертёжного.

При контроле качества перед отгрузкой мы делаем выборочный замер основных размеров, а для пластмассовых деталей с точными посадками полезно оговорить в КП температуру, при которой размеры считаются чертёжными, обычно 23 °C, и для полиамида состояние после изготовления. Поведение размера через месяцы во влажном цехе мы не обещаем без пробы, потому что оно зависит от марки и толщины стенки.

Если для детали нужен протокол испытаний материала, в заявке укажите, в каком состоянии испытывать образцы: сухими, после выдержки 23/50 по методу или до равновесия. Для деталей из инженерных пластиков с точными посадками пришлите чертёж, условия цеха по температуре и влажности и контакт с водой, если он есть.