HDT Vicat e prove termiche

Le prove HDT Vicat misurano due comportamenti diversi dei materiali termoplastici sottoposti a un aumento della temperatura.

Il test HDT (Heat Deflection Temperature) determina la temperatura alla quale un provino inizia a deformarsi sotto un carico di flessione, applicato tramite flessione a tre punti, mentre la temperatura sale gradualmente in un bagno termostatico. È quindi indicativo del comportamento del materiale quando calore e sollecitazione meccanica agiscono contemporaneamente.

Il test Vicat (VST, Vicat Softening Temperature), invece, determina la temperatura alla quale un puntale penetra di 1 mm nel campione sotto un carico prestabilito mentre la temperatura sale gradualmente a velocità costante.

Le prove HDT Vicat forniscono dunque due valori complementari, ma non intercambiabili:

• l’HDT valuta la deformazione sotto carico, vale a dire il cedimento strutturale del materiale campionato
• Il Vicat individua l’inizio del rammollimento superficiale del materiale.

Le principali norme internazionali di riferimento per le prove HDT Vicat sono:

• per la prova HDT: ISO 75 (standard internazionale e europeo) e ASTM D648 (standard USA)
• per la prova Vicat: ISO 306 (standard internazionale e europeo) e ASTM D1525 (standard USA).

Le norme definiscono le condizioni con cui devono essere eseguite le prove, tra cui caratteristiche e posizionamento del provino, carico applicato, velocità di riscaldamento e criterio utilizzato per determinare il risultato.

La corretta individuazione della norma e del metodo di prova è quindi fondamentale per ottenere risultati affidabili, ripetibili e confrontabili.

Misurare HDT Vicat permette di conoscere meglio il comportamento di un materiale termoplastico quando la temperatura aumenta e di verificare se è adeguato alle condizioni previste per la sua applicazione.

I due test rispondono, infatti, a domande diverse e si completano a vicenda.

L’HDT dice fino a che temperatura un componente mantiene la sua funzione strutturale sotto carico. Un’informazione fondamentale per parti soggette a peso, pressione o vibrazioni in ambienti caldi (automotive, elettrodomestici, macchinari industriali).

Il Vicat dice invece quando il materiale comincia a rammollirsi termicamente, informazione chiave per definire parametri di processo come la temperatura di estrazione dallo stampo o la tenuta a esposizioni termiche brevi (es. sigillatura packaging, esposizione al sole).

HDT e Vicat trovano quindi applicazione sia nelle attività di Ricerca e Sviluppo (R&D) sia nel Controllo Qualità (QC) e possono fornire informazioni utili nelle fasi di progettazione e produzione. I risultati possono essere utilizzati per confrontare materiali diversi, individuare possibili deformazioni o rammollimenti dovuti al calore, supportare la scelta del materiale e controllarne la qualità e la costanza nel tempo.

Affidarsi a un solo valore, però, può essere fuorviante: un materiale può superare la specifica HDT ma risultare instabile alla temperatura Vicat, o viceversa. Per questo molti capitolati tecnici richiedono entrambi i valori.

La scelta dipende soprattutto dal comportamento del materiale che si vuole valutare e dalle condizioni previste per il componente.

In linea generale, HDT è più indicato quando interessa valutare la capacità del materiale di mantenere la propria forma in presenza contemporanea di temperatura e carico meccanico. Il Vicat è invece indicato quando interessa determinare l’inizio del rammollimento del materiale, senza una sollecitazione meccanica strutturale significativa.

Anche la fase in cui viene effettuata la valutazione può incidere sulla scelta: in progettazione l’HDT può essere utile per valutare il comportamento di un componente sotto carico, mentre il Vicat può fornire indicazioni sui limiti termici del materiale e sui vincoli di processo. Nel controllo qualità, i due test possono essere utilizzati anche in modo complementare.

La scelta deve comunque tenere conto del materiale, del settore di applicazione e della norma o specifica tecnica da rispettare.

La scelta tra uno strumento HDT Vicat automatico o manuale dipende dalle prove da eseguire, dal numero di campioni da gestire e dalle esigenze operative del laboratorio.

Una soluzione automatica può essere indicata quando si ricerca una maggiore automazione nella gestione della prova e dei campioni. Una soluzione manuale può invece essere adeguata quando i volumi di prova e l’organizzazione del laboratorio non richiedono lo stesso livello di automazione.

Anche il numero di stazioni va dimensionato in funzione del carico di lavoro: disporre di più stazioni indipendenti permette di sottoporre contemporaneamente più campioni alle prove. AMSE propone, ad esempio, strumenti HDT Vicat manuali con 2, 3 o 4 stazioni indipendenti, oltre a soluzioni automatiche.

Per individuare la configurazione corretta è quindi utile partire non solo dal tipo di strumento, ma dalle norme da applicare, dai materiali da analizzare e dal numero e dalla frequenza delle prove previste in laboratorio.