Temperatura mięknienia

Temperatura mięknienia, temperatura mięknięcia – temperatura, w której materiał zaczyna zmieniać się z ciała stałego w plastyczną masę.

Podawana jest zwykle dla materiałów amorficznych lub częściowo krystalicznych i częściowo amorficznych posiadających mieszaną mikrostrukturę. Materiały amorficzne i amorficzno-krystaliczne zwykle nie mają temperatury topnienia, gdyż proces ich przejścia z ciała stałego w ciało o wysokiej lepkości zachodzi stopniowo i nie polega na prostej przemianie kryształu w ciecz. Do materiałów, dla których podaje się temperaturę mięknienia, należą między innymi:

• polimerowe tworzywa sztuczne
• szkło i materiały ceramiczne
• niektóre materiały budowlane (beton, asfalt)
• niektóre amorficzne materiały pochodzenia naturalnego (kauczuk naturalny, celuloza, chityna, woski, popiół, minerały amorficzne)
• niektóre rodzaje żywności (tłuszcze jadalne, sery topione).

Wszystkie tego rodzaju materiały mają tendencję do stopniowego stawania się coraz miększymi w pewnym zakresie temperatur – nie topią się one w ściśle określonej temperaturze. Zakres ten zależy nie tylko od natury i składu chemicznego materiału, ale także od jego historii termicznej i sposobu dokonywania pomiaru. Ze względu na ciągły, a nie skokowy, charakter zjawiska mięknienia, istnieją ścisłe normy, według których dokonuje się pomiaru temperatury jego zachodzenia. Metody te ogólnie sprowadzają się do pomiaru zmian twardości, wytrzymałości na zginanie lub rozciąganie w funkcji temperatury, przy czym za temperaturę mięknienia uznaje się tę, w której co najmniej jedna z tych wielkości przekracza określoną wartość.

Metody pomiaru

Dla różnych materiałów istnieją różne normy określające zasady pomiaru, na przykład:

• do polimerowych tworzyw sztucznych stosuje się kilka różnych odmian metody Vicata^[1]
• do szkła i ceramiki stosuje się metodę Littletona^[2]
• do tłuszczów jadalnych stosuje się zmodyfikowaną metodę Vicata^[3].

Metoda Vicata

Zasada metody polega na określeniu temperatury, w której stalowa igła o określonej powierzchni przekroju pod stałym obciążeniem zagłębi się na głębokość 1 mm, przy stałym wzroście temperatury (wynoszącym od 50 lub 120 °C/godzinę).

Przyrządem pomiarowym jest termostat szafkowy wyposażony w zespół pionowych prętów obciążonych u góry ponad szafką obciążnikami o ciężarze 1 lub 5 kG (10 lub 50 N). U dołu pręt posiada stalową igłę o przekroju poprzecznym 1 mm².

Termostat sprzężony jest z zegarem, by zachować stały w czasie przyrost temperatury podczas badania.

Pręty przenoszące nacisk obciążników na próbkę sprzężone są ze wskaźnikami elektronicznymi lub mechanicznymi połączonymi z układem dzwonkowym informującym o odpowiednim zagłębieniu igły. Umożliwia to łatwe odczytywanie zagłębienia igły oraz temperatury mięknienia. Temperaturę odczytuje się przy pomocy termometru, który powinien być umieszczony jak najbliżej badanej próbki.

Obecnie dostępne urządzenia pozwalają w pełni automatyczny sposób kontrolować przebieg badania oraz gromadzić dane.

Przypisy

1. PN-93/C-89024
2. PN-76/B-13112
3. PN-60/A-86919. [dostęp 2016-06-03]. [zarchiwizowane z tego adresu (2018-09-26)].

Bibliografia

• Władysław Przygocki, Andrzej Włochowicz: Fizyka polimerów. Warszawa: PWN, 2001. ISBN 83-01-13303-1. OCLC 749201543. Brak numerów stron w książce