Prueba de tracción de película de TPU: resistencia y elongación

Un método de prueba de resistencia a la tracción de película de TPU mide la fuerza necesaria para estirar una tira de película y la convierte en esfuerzo usando el área transversal inicial. En películas delgadas, acuerde aplicar ASTM D882 o ISO 527-3, determine la dirección de prueba, mida la probeta y registre la fuerza y la elongación hasta la ruptura.

Un dato de espesor puede modificar la resistencia informada aunque la máquina de ensayo registre exactamente la misma fuerza de tracción. Esto importa cuando un comprador decide si rechaza un rollo, aprueba un grado alternativo o paga otra prueba de laboratorio. Antes de analizar los resultados, considere siempre la probeta y las condiciones de prueba.

Prueba de tracción de película de TPU: qué significan los valores

La fuerza describe cuánto tira la máquina. El esfuerzo es la relación entre la fuerza y el área transversal de la probeta. La elongación describe el aumento de longitud respecto de la longitud inicial. El informe de ensayo del material presenta la curva de esfuerzo-deformación y define las mediciones de resistencia y elongación.

Con el mismo esfuerzo y espesor, la probeta más ancha soporta una mayor carga de tracción porque hay más material entre las mordazas. Al dividir entre el ancho inicial de la probeta multiplicado por el espesor de la película se obtiene el esfuerzo nominal de ingeniería, expresado en MPa cuando la fuerza se mide en N (newtons) y el área en mm².

• Resistencia máxima a la tracción: el esfuerzo nominal máximo alcanzado durante la tracción.
• Esfuerzo a la ruptura: el esfuerzo calculado a partir de la fuerza en el momento de la ruptura. La probeta puede alcanzar su fuerza máxima antes de ese momento.
• Elongación a la ruptura: el aumento de la longitud medida en el momento de la ruptura, dividido entre la longitud inicial entre marcas.
• Módulo de tracción: medida de rigidez obtenida de la parte correspondiente de la respuesta de esfuerzo-deformación. Estas propiedades físicas responden a distintas preguntas de diseño.

La guía de métodos de prueba de la British Plastics Federation clasifica las celdas de carga, que miden la fuerza, por separado de los extensómetros, que miden la deformación. En las películas para empaque, el coeficiente de fricción es una medición independiente relacionada con la manipulación, que la guía de BPF enumera por separado de las pruebas de tracción. Para indicar un límite elástico o esfuerzo de fluencia, se requiere definir el punto de fluencia o la regla de cálculo; la curva quizá no presente las mismas características diferenciadas que un plástico rígido sometido a deformación plástica. En esos casos, consulte la ficha técnica de la película de TPU para ver las definiciones.

ASTM D882 o ISO 527-3: elija la base para informar los resultados

ASTM D882-26a, la norma ASTM D882 vigente, abarca láminas plásticas delgadas y películas de menos de 1.0 mm de espesor. ISO 527-3 se aplica a las propiedades de tracción de películas y láminas plásticas dentro del mismo rango de espesor. Estas normas internacionales establecen una base para informar los resultados. Se recomienda usar el método y la base especificados para el material suministrado y el uso final previsto por el comprador, y mantener esa base para todos los laboratorios.

La redacción vigente de ASTM describe su método como técnicamente similar a ISO 527-3. Ambas normas abordan las propiedades de tracción de materiales plásticos delgados; para obtener resultados comparables, deben coincidir tanto la preparación de las probetas y los procedimientos de prueba como el número de la norma. Si una especificación de compra indica un método, no debe entregarse un resultado obtenido con el otro sin explicarlo.

Para películas de TPU independientes de menos de 1.0 mm, ASTM D882 o ISO 527-3 es un punto de partida adecuado para acordar una prueba de película delgada. El TPU también es un elastómero termoplástico, cubierto por ASTM D412. Si el proveedor o el cliente especifica D412, obtenga su aprobación antes de sustituirlo por cualquiera de los métodos para películas delgadas. Una pieza de prueba moldeada y una película convertida tienen geometrías e historiales de procesamiento distintos.

D882 reconoce los materiales delgados que contienen capas, laminaciones o recubrimientos inseparables. En cambio, ISO 527-3:2018 indica que normalmente no es adecuada para plásticos reforzados con fibras textiles. Antes de decidir qué método de prueba aplicar, determine si la probeta es de película de TPU independiente, una película multicapa inseparable o un laminado textil. Al pedir película de TPU para telas recubiertas y laminadas, distinga en el resumen de la prueba la película suministrada del conjunto de tela terminado.

Preparación de probetas: espesor, bordes y MD/TD

La calidad de los bordes afecta el punto donde comienza la falla de la probeta. El acondicionamiento debe incluirse en el registro del ensayo mecánico porque la temperatura, la humedad y la exposición previa pueden afectar la respuesta mecánica medida.

La guía de aplicación de D882 de Instron, que remite a la edición D882-18, describe tiras de 5.0–25.4 mm de ancho y al menos 50 mm más largas que la separación inicial entre mordazas. Estas dimensiones sirven como punto de partida práctico para planificar las muestras; la orden de prueba del laboratorio debe indicar la geometría adoptada según la edición especificada.

1. Identifique la muestra. Registre el grado, el lote, la ubicación en el rollo y si tiene un soporte temporal desprendible.
2. Marque las direcciones. Etiquete la dirección de máquina antes de cortar y luego identifique la dirección transversal perpendicular.
3. Prepare e inspeccione las tiras. Use las dimensiones del método seleccionado y descarte las piezas de preparación dañadas antes de la prueba.
4. Acondicione y mida. Siga el procedimiento acordado, registre el entorno y mida cada probeta con un método de medición de espesor adecuado.

¿Las películas plásticas deben probarse en las direcciones MD y TD?

Sí. Si necesita evaluar el comportamiento de la película según la dirección, pruebe por separado la dirección de máquina y la transversal. En este contexto, MD es la dirección de avance de la película durante su fabricación; TD es la dirección a lo ancho. Registre la dirección de corte con cada resultado de prueba, en lugar de combinar todos los resultados en un solo promedio.

Los procesos de fabricación, como la extrusión, pueden producir películas poliméricas con distinto comportamiento mecánico a lo largo y a lo ancho de la banda continua. Para una empresa convertidora de empaques flexibles que tira de la película a lo ancho, un informe que solo incluya MD no permite determinar la dirección pertinente. Especifique ambas direcciones en la orden de prueba y compare la misma dirección entre proveedores.

ASTM D618 explica por qué deben estandarizarse la temperatura y la humedad relativa antes de la prueba y durante ella. Documente juntos el tiempo de acondicionamiento y la atmósfera de prueba. El acondicionamiento reproducible y el equilibrio completo con la humedad son objetivos distintos; elija el procedimiento que requiera la especificación del material.

En materiales texturizados, hay que prestar especial atención a la medición del espesor: el método de escaneo mecánico de ISO 4593 no es adecuado para películas o láminas gofradas. Las zonas elevadas pueden hacer que una lectura sencilla del espesor describa mal la sección transversal que soporta la carga.

Configuración de la máquina de ensayo: mordazas, celda de carga y velocidad de prueba

Para probar una película se necesita un sistema de ensayo que sujete la tira sin que se deslice ni se dañe, mida la fuerza prevista con suficiente resolución y registre la elongación a lo largo del desplazamiento requerido. El equipo de ensayo debe ser adecuado para las propiedades del material y la deformación prevista. Una gran capacidad del bastidor no siempre indica que la medición de una fuerza baja sea de buena calidad.

¿Se puede probar una película plástica con una máquina universal de ensayos?

Sí, se puede probar una película plástica con una máquina universal de ensayos si cuenta con mordazas adecuadas, un rango de fuerza calibrado y un sistema de medición de elongación calibrado para la prueba. La guía de equipos de BPF enumera estos elementos por separado porque cada uno es fundamental para la medición.

Las caras de las mordazas deben tener suficiente contacto para sujetar una película delgada sin cortarla ni aplastarla en el borde. En materiales muy extensibles, verifique que el recorrido sea suficiente para alcanzar el punto de ruptura previsto. La medición óptica puede seguir las marcas de la probeta; el desplazamiento del cabezal describe el movimiento de la máquina y puede incluir deslizamiento o deformación fuera de la longitud de medición prevista.

Calcule la velocidad del cabezal en mm/min multiplicando la separación inicial entre mordazas en mm por la velocidad de deformación inicial seleccionada en min⁻¹. La velocidad del cabezal depende de otros factores, como la elongación a la ruptura prevista. El TPU es viscoelástico: controle las condiciones de carga al evaluar sus propiedades de tracción, en vez de tratar la velocidad como un ajuste de conveniencia de la máquina.

• Incluya en el informe la identificación de la celda de carga y su rango de verificación válido.
• Registre por separado la separación inicial entre mordazas y la longitud marcada entre referencias.
• Indique cómo se manejó la holgura o la precarga.
• Conserve el canal de medición de elongación utilizado para calcular el módulo y la elongación.

Cálculo de la resistencia a la tracción: ejemplo de error de espesor

La verificación de sesgo por espesor calcula el esfuerzo a partir de la fuerza y corrige un cálculo de esfuerzo nominal usando el área transversal original. Permite distinguir un error en el denominador de un cambio en la calidad del material. ASTM D882 controla el espesor de la probeta, entre otras variables que deben controlarse para lograr una comparación precisa.

Un error de espesor modifica el área transversal utilizada para calcular el esfuerzo de tracción. Para este cálculo hipotético, la tira tiene 10 mm de ancho y un espesor inicial medido de 0.10 mm. Su fuerza máxima es de 25 N y su fuerza en la ruptura es de 20 N. Su longitud inicial marcada entre referencias es de 50 mm y, en el momento de la ruptura, las marcas están separadas por 200 mm. Estos datos de cálculo corresponden a un ejemplo desarrollado, no a un resultado de prueba de TengYang ni a una receta de preparación de probetas. Biopdi ilustra el efecto del espesor: un error de 2.5 µm en el espesor de una película de 50 µm modifica en 5% el área transversal calculada y afecta el esfuerzo calculado.

Si un informe muestra una resistencia inesperadamente alta, revise las dimensiones ingresadas en el software antes de cambiar el grado de la película. Si están disponibles el espesor medido originalmente y los datos de fuerza, el laboratorio puede corregir un dato de cálculo y emitir un informe corregido. Si nunca se midieron las dimensiones iniciales de manera confiable, quizá sea necesario repetir la prueba de tracción con probetas bien preparadas.

La tabla identifica el esfuerzo máximo y el esfuerzo a la falla. Informar solo la «resistencia» de una probeta puede resultar engañoso.

Fallas de prueba: distinga los desgarros, el deslizamiento y las rupturas válidas

Antes de rechazar el material por un resultado bajo, es necesario describir la falla. Un desgarro que comienza en el borde, el movimiento en las mordazas y una ruptura normal son eventos distintos de la prueba. ASTM D882 establece que las fallas por desgarro producen datos anómalos que no pueden compararse con los de una falla normal, por lo que se deben conservar las observaciones junto con la curva.

«Los defectos en los bordes causan fallas prematuras en el punto del defecto y reducen los valores de fuerza y elongación».

La probeta sospechosa debe poder rastrearse en el registro de prueba. También se debe registrar el motivo para excluirla o repetirla y seguir las reglas del método seleccionado; eliminar los valores más bajos porque son inconvenientes sesga el resultado. Si hay un problema de producción, conserve una muestra del rollo suministrado para distinguir un defecto de preparación de un daño ya presente en la película.

Compare los resultados de laboratorio antes de aceptar una película

Antes de clasificar a los proveedores en MPa, compare los informes campo por campo. Una comparación útil debe mantener uniformes la construcción de la probeta, la dirección, el acondicionamiento y la configuración de prueba; la guía de comparación de ASTM D882 identifica varias de estas variables y ASTM D618 abarca las condiciones ambientales.

Considere dos informes entregados al área de compras: uno prueba una película independiente a lo largo de la banda; el otro prueba un conjunto de película y soporte a lo ancho. Sus valores de resistencia evalúan elementos distintos. La tabla ofrece una vía para obtener resultados comparables sin solicitar automáticamente un programa completo de repetición.

TengYang ofrece película de TPU para materiales reflectantes con opciones con soporte temporal y sin soporte. Identifique la construcción de la probeta en la orden de muestra. Para la película de TPU para prendas adheridas, evalúe tanto la adhesión y la durabilidad del conjunto adherido como la respuesta de tracción de la película; el sustrato y el proceso de adhesión determinan otra parte del desempeño.

El área de calidad puede aprobar la base de prueba y el área de compras puede comparar alcances equivalentes. La planta puede probar el grado seleccionado. Envíe la aplicación y los campos requeridos para el informe en una solicitud de abastecimiento de película de TPU personalizada, para que la muestra y las especificaciones de producción describan el mismo material.

Costo de las pruebas y cantidad de muestras

El Departamento de Química Industrial de KMUTNB publica una tarifa de 500 baht tailandeses por muestra para su servicio de ensayo universal, que incluye ASTM D638 y ASTM D882. Esta es la tarifa de servicio de una universidad. Una cotización para un proyecto comercial debe especificar las direcciones, las réplicas válidas y el trabajo de preparación incluidos.

Primero cuente las condiciones de prueba y después las piezas. Si su plan contempla dos direcciones con cinco probetas válidas por dirección, se requieren diez tracciones en total por condición. Las condiciones de envejecimiento adicionales generan grupos adicionales. En este ejemplo desarrollado, con tiras de 10 mm de ancho y una separación inicial entre mordazas de 50 mm, agregar 50 mm da una longitud de tira de 100 mm. Por lo tanto, diez tiras requieren 10,000 mm² de probetas cortadas, sin contar desperdicio de corte, piezas de configuración ni repeticiones. Este cálculo corresponde a las piezas cortadas; suministre material suficiente para cortar tiras MD y TD con la longitud acordada.

Suministre material adicional para cubrir pérdidas de corte, pruebas de configuración y repeticiones justificadas. La guía de laboratorio de DDL señala que pueden ser necesarias pruebas exploratorias para identificar ajustes adecuados. Una solicitud de módulo también puede modificar la preparación y la medición de las probetas, así que inclúyala antes de pedir la cotización al laboratorio.

• Defina si la tarifa cubre la preparación de muestras sin cortar o si se entregarán tiras cortadas.
• Separe cada dirección y estado de acondicionamiento en el alcance.
• Enumere las propiedades requeridas y los resultados individuales, las curvas y las estadísticas resumidas.
• Indique el propósito del informe, la fecha de entrega y cómo se tratarán las fallas anormales.

El área de finanzas puede comparar mejor un alcance desglosado que la tarifa por muestra más baja. Una cotización menos costosa que omite una dirección necesaria puede dejar sin resolver la decisión de compra.

Laboratorios que prueban películas plásticas delgadas

Intertek y Touchstone Research Laboratory describen servicios de prueba de tracción de películas, mientras que KMUTNB incluye D882 entre sus métodos de ensayo universal. Elija el laboratorio receptor según la probeta, el rango de medición y el propósito del informe. Los proveedores de equipos venden máquinas de ensayo de tracción, mientras que un laboratorio externo realiza la prueba y entrega el informe acordado.

Si el cliente necesita un informe acreditado, verifique que la prueba solicitada esté dentro del alcance de acreditación vigente del laboratorio y de la sede receptora. Conserve el alcance aceptado junto con la orden de compra. Para desarrollo interno, el informe requerido puede ser una comparación documentada conforme a un procedimiento acordado por ambas partes.

ASTM D882-26a: conserve la edición junto con el resultado

ASTM indica que D882-26a está vigente y que se actualizó el 1 de octubre de 2026. El informe debe incluir el identificador de la edición junto con el método de ensayo de tracción. ISO identifica ISO 527-3:2018 como vigente tras su confirmación en 2024, por lo que el año de designación de una norma no indica por sí solo que esté obsoleta.

Al adoptar una edición revisada de la norma, revise con el laboratorio los requisitos modificados y evalúe si es necesario realizar un ensayo comparativo. Conserve los informes originales para determinar si un cambio posterior en los resultados indicaría una variación del material o del método de ensayo utilizado.

Para su próxima solicitud de muestras, indique la aplicación, seleccione las opciones de película de TPU de TengYang adecuadas y adjunte el protocolo de ensayo acordado. Incluya el grado, la estructura y la dirección del rollo para que el laboratorio pueda analizar el material que desea comprar.

Preguntas frecuentes