Ensaio de tração de filme de TPU: resistência e alongamento

Um método de ensaio de resistência à tração de filme de TPU mede a força necessária para esticar uma tira do filme e a converte em tensão usando a área inicial da seção transversal. Para filmes finos, defina se será usada a ASTM D882 ou a ISO 527-3, determine a direção do ensaio, meça o corpo de prova e registre a força e o alongamento até a ruptura.

Uma medida de espessura pode alterar a resistência informada mesmo quando a máquina de ensaio registra exatamente a mesma força de tração. Isso importa quando um comprador decide se deve rejeitar um rolo, aprovar um grau ou tipo técnico substituto ou pagar por outro ensaio laboratorial. Antes de discutir os resultados, sempre considere o corpo de prova e as condições de ensaio.

Ensaio de tração de filme de TPU: o que os números significam

A força descreve a intensidade da tração aplicada pela máquina. A tensão é a razão entre a força e a área da seção transversal do corpo de prova. O alongamento descreve o aumento do comprimento em relação ao comprimento inicial. O relatório de ensaio do material apresenta a curva tensão-deformação e define as medidas de resistência e alongamento.

Com a mesma tensão e espessura, o corpo de prova mais largo suporta uma carga de tração maior porque há mais material entre as garras. A divisão pela largura inicial do corpo de prova multiplicada pela espessura do filme fornece a tensão nominal de engenharia, expressa em MPa quando a força está em N (newtons) e a área em mm².

• Resistência máxima à tração: a tensão nominal máxima atingida durante a tração.
• Tensão na ruptura: a tensão calculada a partir da força no momento da ruptura. O corpo de prova pode atingir a força máxima antes disso.
• Alongamento na ruptura: o aumento do comprimento medido no momento da ruptura dividido pelo comprimento inicial de referência.
• Módulo de tração: medida de rigidez obtida na parte pertinente da resposta tensão-deformação. Essas propriedades físicas respondem a diferentes questões de projeto.

O guia de métodos de ensaio da British Plastics Federation classifica as células de carga, que medem a força, como diferentes dos extensômetros, que medem a deformação. Para filmes de embalagem, o coeficiente de atrito é uma medida separada, relacionada ao manuseio, listada separadamente dos ensaios de tração no guia da BPF. A resistência ou tensão de escoamento citada exige um ponto de escoamento definido ou uma regra de cálculo; a curva pode não apresentar características tão distintas quanto as de um plástico rígido submetido à deformação plástica. Nesses casos, consulte a ficha técnica do filme de TPU para ver as definições.

ASTM D882 ou ISO 527-3: escolha a base de apresentação dos resultados

ASTM D882-26a, a norma ASTM D882 vigente, abrange chapas e filmes plásticos finos com espessura inferior a 1,0 mm. A ISO 527-3 trata das propriedades de tração de filmes e chapas plásticos na mesma faixa de espessura. Essas normas internacionais fornecem uma base para apresentar os resultados. Recomenda-se usar o método e a base especificados para o material fornecido e o uso final pretendido pelo comprador, mantendo essa mesma base de apresentação em todos os laboratórios.

A redação atual da ASTM descreve seu método como tecnicamente semelhante à ISO 527-3. Ambas tratam das propriedades de tração de materiais plásticos finos; para obter resultados comparáveis, é preciso alinhar a preparação dos corpos de prova e os procedimentos de ensaio, além do número da norma. Se uma especificação de compra indicar um método, não se deve apresentar sem explicação um resultado obtido pelo outro.

Para filmes de TPU autossustentáveis com menos de 1,0 mm, ASTM D882 ou ISO 527-3 são pontos de partida adequados para negociar um ensaio de filme fino. O TPU também é um elastômero termoplástico, abrangido pela ASTM D412. Se um fornecedor ou cliente especificar a D412, obtenha aprovação antes de usar qualquer um dos métodos para filmes finos como substituto. Um corpo de prova moldado e um filme convertido têm geometrias e históricos de processamento diferentes.

A D882 reconhece materiais finos com camadas inseparáveis, laminações ou revestimentos. Em contrapartida, a ISO 527-3:2018 declara que, em geral, ela não é adequada para plásticos reforçados com fibras têxteis. Determine se o corpo de prova é de filme de TPU livre, filme multicamadas inseparável ou laminado têxtil antes de decidir o método de ensaio padrão. Ao encomendar filme de TPU para tecidos revestidos e laminados, diferencie o filme fornecido do conjunto de tecido acabado no resumo do ensaio.

Preparação do corpo de prova: espessura, bordas e MD/TD

A qualidade das bordas afeta o ponto em que a ruptura se inicia no corpo de prova. O condicionamento deve constar do registro do ensaio mecânico, pois a temperatura, a umidade e a exposição prévia podem afetar a resposta mecânica medida.

O guia de aplicação da Instron para D882, que remete à edição D882-18, descreve tiras com largura de 5,0–25,4 mm e comprimento pelo menos 50 mm maior que a distância inicial entre as garras. Essas dimensões são um ponto de partida prático para planejar as amostras, e a solicitação de ensaio ao laboratório deve indicar a geometria adotada conforme a edição especificada.

1. Identifique a amostra. Registre o grau ou tipo técnico, o lote, a posição no rolo e se há um filme suporte removível.
2. Marque as direções. Identifique a direção da máquina antes do corte e, em seguida, marque a direção transversal perpendicular.
3. Prepare e inspecione as tiras. Use as dimensões do método selecionado e rejeite os corpos de prova danificados antes do ensaio.
4. Condicione e meça. Siga o procedimento acordado, registre as condições ambientais e meça cada corpo de prova usando um método de espessura adequado.

O filme plástico deve ser ensaiado nas direções MD e TD?

Sim. Quando for necessário avaliar o comportamento do filme em função da direção, ensaie separadamente a direção da máquina e a direção transversal. Nesse contexto, MD é a direção de deslocamento do filme durante a fabricação; TD é a direção transversal. Registre a direção do corte em cada resultado de ensaio, em vez de perder essa informação ao agrupar todos os resultados em uma única média.

Processos de fabricação, como a extrusão, podem produzir filmes poliméricos com comportamento mecânico diferente ao longo e transversalmente à faixa. Para uma empresa de conversão de embalagens flexíveis que traciona o filme na largura, um relatório apenas em MD não esclarece o comportamento na direção relevante. Especifique as duas direções na solicitação de ensaio e compare resultados obtidos na mesma direção entre fornecedores.

A ASTM D618 explica por que a temperatura e a umidade relativa devem ser padronizadas antes e durante o ensaio. Registre em conjunto a duração do condicionamento e a atmosfera do ensaio. Reproduzir as condições de condicionamento e atingir o equilíbrio completo com a umidade são objetivos diferentes; escolha o procedimento exigido pela especificação do material.

Para materiais texturizados, a medição da espessura requer atenção especial: o método de varredura mecânica da ISO 4593 não é adequado para filmes ou chapas gofrados. As saliências podem fazer com que uma simples leitura de espessura descreva mal a seção transversal que suporta a carga.

Configuração da máquina de ensaio: garras, célula de carga e velocidade

Um ensaio de filme exige um sistema que segure a tira sem deslizamento nem danos, meça a força prevista com resolução adequada e registre o alongamento ao longo do deslocamento necessário. O equipamento de ensaio deve ser compatível com as propriedades do material e a deformação esperada. Uma grande capacidade da estrutura não significa necessariamente que uma medição de força baixa tenha boa qualidade.

Uma máquina universal de ensaios pode ensaiar filme plástico?

Sim, uma máquina universal de ensaios pode ensaiar filme plástico se tiver garras adequadas, uma faixa de força calibrada e um sistema de medição do alongamento calibrado para o ensaio. O guia de equipamentos da BPF lista esses itens separadamente porque cada um é essencial para a medição.

As faces das garras precisam fazer contato suficiente para prender o filme fino sem cortar nem esmagar o material nas bordas. Para materiais muito extensíveis, verifique se o deslocamento disponível é suficiente para atingir a ruptura esperada. A medição óptica pode acompanhar marcas no corpo de prova; o deslocamento do travessão descreve o movimento da máquina e pode incluir deslizamento ou deformação fora do comprimento de medição pretendido.

Calcule a velocidade do travessão em mm/min multiplicando a distância inicial entre as garras em mm pela taxa de deformação inicial selecionada em min⁻¹. A velocidade do travessão é determinada por outros fatores, como o alongamento esperado na ruptura. O TPU é viscoelástico: controle as condições de aplicação da carga ao avaliar as propriedades de tração, em vez de tratar a velocidade como um simples ajuste de conveniência da máquina.

• Mantenha no relatório a identificação da célula de carga e sua faixa de verificação válida.
• Registre a distância inicial entre as garras separadamente do comprimento de referência marcado.
• Informe como foram tratados a folga e a pré-carga.
• Mantenha o canal de medição do alongamento usado nos cálculos do módulo e do alongamento.

Cálculo da resistência à tração: exemplo de erro de espessura

A verificação de viés de espessura calcula a tensão a partir da força e corrige um cálculo de tensão nominal usando a área original da seção transversal. Ela diferencia um erro no denominador de uma mudança na qualidade do material. A ASTM D882 controla a espessura do corpo de prova entre as demais variáveis que devem ser controladas para uma comparação precisa.

Um erro de espessura altera a área da seção transversal usada para calcular a tensão de tração. Neste cálculo hipotético, a tira tem 10 mm de largura e espessura inicial medida de 0,10 mm. A força máxima é 25 N, e a força na ruptura é 20 N. O comprimento inicial de referência marcado é 50 mm, e a distância entre as marcas é 200 mm na ruptura. Esses dados de cálculo formam um exemplo resolvido, não um resultado de ensaio da TengYang nem uma receita prescrita para o corpo de prova. A Biopdi ilustra o efeito da espessura: um erro de espessura de 2,5 µm em um filme de 50 µm altera em 5% a área calculada da seção transversal e afeta a tensão calculada.

Quando um relatório indica uma resistência inesperadamente alta, confira as dimensões inseridas no software antes de mudar o grau ou tipo técnico do filme. Se os dados originais de espessura medida e força estiverem disponíveis, o laboratório poderá corrigir um dado inserido no cálculo e emitir um relatório corrigido. Se as dimensões iniciais nunca foram medidas de forma confiável, talvez seja necessário realizar outro ensaio de tração com corpos de prova preparados corretamente.

A tabela identifica a tensão máxima e a tensão na ruptura. Informar apenas a “resistência” de um corpo de prova pode induzir a erro.

Falhas no ensaio: diferencie rasgamento, deslizamento e rupturas válidas

Antes de uma baixa medição levar à rejeição do material, é preciso descrever a falha. Rasgamento iniciado na borda, movimento nas garras e ruptura normal são eventos diferentes no ensaio. A ASTM D882 declara que falhas por rasgamento geram dados anômalos que não podem ser comparados aos de rupturas normais; por isso, mantenha as observações junto à curva.

“Defeitos nas bordas causam falhas prematuras no local do defeito e reduzem os valores de força e alongamento.”

Um corpo de prova suspeito deve ser rastreável no registro de ensaio. Também se deve registrar o motivo de sua exclusão ou repetição e seguir as regras do método selecionado; excluir os valores mais baixos por serem inconvenientes distorce o resultado. Em caso de problema de produção, guarde uma amostra do rolo fornecido para diferenciar uma falha de preparação de um dano já presente no filme.

Compare os resultados laboratoriais antes de aceitar um filme

Compare os relatórios campo a campo antes de classificar os fornecedores em MPa. Uma comparação útil deve manter consistentes a construção do corpo de prova, a direção, o condicionamento e a configuração do ensaio; o guia de comparação da ASTM D882 identifica várias dessas variáveis, e a ASTM D618 abrange as condições ambientais.

Considere dois relatórios recebidos pelo setor de compras: um ensaia o filme livre ao longo da faixa; o outro ensaia um conjunto de filme e filme suporte na direção transversal. Os valores de resistência avaliam coisas diferentes. A tabela mostra como chegar a um resultado comparável sem solicitar automaticamente um programa completo de repetição dos ensaios.

A TengYang fornece filme de TPU para materiais refletivos com e sem filme suporte. Identifique a construção do corpo de prova na solicitação da amostra. Para filme de TPU para roupas laminadas, avalie a adesão e a durabilidade do conjunto laminado, além da resposta de tração do filme; o substrato e o processo de colagem determinam outra parte do desempenho.

O controle de qualidade pode aprovar a base do ensaio, e o setor de compras pode comparar escopos equivalentes. A fábrica pode testar o grau ou tipo técnico selecionado. Envie a aplicação e os campos necessários no relatório junto com uma solicitação de fornecimento de filme de TPU personalizado, para que as especificações da amostra e da produção descrevam o mesmo material.

Custo do ensaio e quantidade de amostras

O departamento de Química Industrial da KMUTNB divulga uma tarifa de 500 baht tailandeses por amostra para seu serviço de ensaios universais, que lista ASTM D638 e ASTM D882. Essa é a tarifa de serviço de uma universidade. Uma cotação de projeto comercial deve especificar as direções, as réplicas válidas e o trabalho de preparação incluído.

Primeiro conte as condições de ensaio; depois, as peças. Se o plano prevê duas direções com cinco corpos de prova válidos em cada uma, são dez trações por condição ao todo. Condições adicionais de envelhecimento criam grupos adicionais. Neste exemplo resolvido, com tiras de 10 mm de largura e distância inicial de 50 mm entre as garras, outros 50 mm resultam em tiras de 100 mm de comprimento. Portanto, dez tiras exigem 10.000 mm² de corpos de prova cortados, sem considerar perdas de corte, peças de configuração ou repetições. Esse cálculo considera as peças cortadas; forneça material suficiente para cortar tiras MD e TD no comprimento acordado.

Forneça material extra para perdas de corte, ensaios de configuração e repetições justificadas. A orientação laboratorial da DDL afirma que podem ser necessários ensaios exploratórios para identificar configurações adequadas. A solicitação de um módulo também pode alterar a preparação e a medição do corpo de prova; inclua esse requisito antes de pedir a cotação ao laboratório.

• Defina se a tarifa cobre a preparação da amostra bruta ou tiras cortadas fornecidas.
• Inclua cada direção e condição de condicionamento separadamente no escopo.
• Liste as propriedades exigidas e os resultados individuais, as curvas e as estatísticas resumidas.
• Informe a finalidade do relatório, o prazo de entrega e o tratamento de falhas anormais.

O setor financeiro consegue comparar melhor escopos detalhados do que a menor tarifa por amostra. Uma cotação mais barata que omita uma direção necessária pode deixar a decisão de compra sem solução.

Laboratórios que ensaiam filmes plásticos finos

A Intertek e a Touchstone Research Laboratory descrevem serviços de ensaio de tração de filmes, enquanto a KMUTNB lista a D882 entre seus métodos de ensaio universal. Escolha o laboratório de destino conforme o corpo de prova, a faixa de medição e a finalidade do relatório. Fornecedores de equipamentos vendem máquinas de ensaio de tração; já um laboratório contratado realiza o ensaio e fornece o relatório acordado.

Quando o cliente precisa de um relatório acreditado, confira se o ensaio solicitado está coberto pelo escopo de acreditação vigente do laboratório e pela unidade que receberá a amostra. Guarde o escopo aceito junto com o pedido de compra. Para desenvolvimento interno, o relatório necessário pode ser uma comparação documentada conforme um procedimento acordado entre as partes.

ASTM D882-26a: mantenha a edição junto ao resultado

A ASTM lista a D882-26a como vigente, atualizada em 1º de outubro de 2026. O identificador da edição deve constar no relatório junto ao método de ensaio de tração. A ISO identifica a ISO 527-3:2018 como vigente após sua confirmação em 2024; portanto, o ano indicado na designação de uma norma não significa, por si só, que ela esteja obsoleta.

Ao adotar uma edição revisada da norma, analise os requisitos alterados com o laboratório e avalie se é necessário realizar um ensaio comparativo. Guarde os relatórios originais para verificar se uma variação posterior nos resultados indicaria uma mudança no material ou no método de ensaio utilizado.

No próximo pedido de amostras, combine sua aplicação com as opções adequadas de filme de TPU da TengYang e anexe o escopo de ensaio acordado. Informe o grau ou tipo técnico, a estrutura e a direção de fabricação do rolo para que o laboratório possa ensaiar o material que você pretende comprar.

Perguntas frequentes