ASTM D3574 軟質フォーム試験
ASTM D3574は、密度、引張強度、圧縮、疲労挙動などの物理的および機械的特性のテストを含む、柔軟な細胞材料を評価するための重要な規格です。ASTM D3574 規格は、特に家具、マットレス、自動車部品の製造に使用されます。材料試験のための標準化された試験方法を提供することで、メーカーが製品の品質、快適性、耐久性を保証するのに役立ちます。
以下は、ZwickRoell 万能試験機と特定の試験治具の使用を必要とする、最も一般的に使用される ASTM D3574 試験の概要です。より包括的な情報を入手するには、Beuth Verlag または ASTM から規格を購入することをお勧めします。
すべてのテストの概要 テストA密度 テストB 押し込み力 テストC圧縮力 テストE引張強度 テストF引裂抵抗 テストH 弾力性（ボールの反発力） テスト I1-5 疲労試験 テスト J - L 老化
ASTM D3574試験の概要
ASTM D3574規格には、以下の特性に基づいてフォームの特性を評価するための19種類の試験が含まれています。
マークされた試験*には、ツビックローエル社製の試験機と試験治具が必要です。
- テスト A: 見かけ密度（ISO 845も参照）
- テスト B1: 押し込み力たわみ–指定たわみ (IFD) と B2 押し込み残留ゲージ長さ–指定力 (IRGL): 押込み硬さ* ( ISO 2439も参照)
- テスト C: 圧縮力たわみ/圧縮応力-ひずみ特性*（ISO 3386も参照）
- テストD: 定たわみ圧縮永久歪み試験
- テストE: 引張強度*（ISO 1798も参照）
- テストF：引裂強度*（ISO 8067も参照）
- テストG：通気試験
- テストH：反発弾性（ボール反発）試験*（ISO 8307、DIN 13014も参照）
- テスト I1 ～ I4: さまざまな種類の力の適用に対するフォームの事前テストと事後テスト。I1は静的試験ですが、I2からI4までの試験は疲労試験として実行されます*（ISO 3385：高サイクル疲労試験も参照）
- テスト J ～ L: 異なる環境条件下での老化試験*
- テスト M: 回復時間
- テストN: ヒステリシス損失
ASTM D3574 試験AおよびISO 845
ISO 845とASTM D3574 テストAはどちらも、軟質フォーム試験片の見かけ密度を試験片の質量と体積から計算して測定する方法を規定しており、見かけ密度はkg/m3で表されます。
見かけ密度は、ZwickRoell精密スケールをtestXpert試験ソフトウェアに接続することで直接測定できます。
ASTM D3574 テストB
ASTM D3574に従って押込み硬さを測定する場合、B1法と B2法の2つの方法を区別します:
B1法とB2法の目的、適用範囲、および結果:
- ASTM D3574 テスト B1 押込み力たわみ (IFD) は、指定された 25% および 65% の圧縮でフォームに特定の押込みを作成するために必要な力を測定する IFD テストとして説明されています。測定された硬度は、25% および 65% でのニュートン単位の力 (IFD 値とも呼ばれます) として示されます。
- ASTM D3574試験B2 圧痕残留ゲージ長（IRGL試験）は、圧痕残留ゲージ長と呼ばれます。この試験の主な目的は、平均的な人が快適に座れるようにするために、フォーム張り材の厚さをどの程度にすべきかを決定することです。ASTM D3574 B2は、4.5 N、110 N、および220 Nの規定の荷重をかけた後に保持されるフォーム試験片の残留ゲージ長（厚さ）を測定します。結果はIRGL値としてmm単位で示されます。
B1 and B2に沿った試験片:
- テスト B1 では、標準試験片 (ブロックフォーム) の押し込み硬度を測定するための実験室方法が指定されていますが、ASTM D3574 B2 では、平らな表面で実行できる限り、完成品 (成形フォーム) をテストする必要があると規定されています。
- ASTM D3574 B1の標準試験片は、完成品の特定の部分から切り取られ、寸法は少なくとも 380 mm x 380 mm x 100 mm です。
動画：ASTM D3574試験Bに基づく押込み硬度
試験の実行、試験機器、試験結果:
この試験には、ASTM D3574テストBで定義された、直径203 mmの平らな円形圧子を備えた治具が指定されます。ツビックローエルの軟質フォーム用圧縮治具は、B1法とB2法の両方の規格に準拠した試験に使用できます。完成品（B1）または標準試験片（B2）のいずれかを、試験中に空気を素早く排出するための通気孔が開けられた400 x 400 mmのプレートに押し付けます。
試験中、軟質フォームの変形挙動は厳密に定義された条件下で測定され、力-圧入変位グラフに表示されます。試験は、試験片の状態を整えるための予荷重サイクルと、それに続く特性値を測定する測定サイクルで構成されています。
ISO 2439 and DIN 53579-1圧入硬度は、ISO 2439およびDIN 53579-1、そして自動車産業における一連の特定の試験方法にも規定されています。ツビックローエルは、これらの試験に適した試験治具も提供しています。
動画：ASTM D3574テストCに準拠した圧縮硬度試験
試験の実行、試験機器、試験結果:
- ASTM D3574試験Cでは、試験片表面全体の圧縮応力が規定されています。したがって、圧縮盤は試験片よりも大きくなければなりません。独立気泡フォームの場合、圧縮盤には6.5mmの通気孔が必要です。
- 試験は、元の厚さの75%から80%までの2回の予荷重サイクルと、それに続く試験片を厚さの50%まで圧縮する測定サイクルで構成されます。試験結果にとって重要な初期高さは、測定サイクルの直前（ISO 3386の場合は最初の予荷重サイクルの前）に測定されます。
- 結果は、測定サイクル後の試験片の厚さ（mm）と圧縮力（CFD）（キロパスカル）であり、耐荷重性、圧縮応力-ひずみ特性、CFD、またはCLD試験とも呼ばれます。
圧縮硬度は、ISO 3386規格や自動車産業向けの一連の試験方法にも規定されていますが、技術的な内容が異なります。そのため、2つの方法の結果を直接比較することはできません。2 つの方法の結果を直接比較することはできません。
ASTM D3574 テストC - 特別な試験技術要件
ASTM D3574 テストCに準拠した圧縮応力-ひずみ曲線の測定には、試験技術に対する様々な特別な要件が求められます。
- 機械の変形補正：荷重を受けると、ロードフレームと力センサーは固有の変形を示します。これは、圧縮プラテンの距離が実際には規定よりも長いことを意味します。この固有の変形はZwickRoelltestXpert試験ソフトウェアによって記録され、補正に使用されます。保持時間中の圧縮プラテン距離が適切であることを保証するために、補正は試験の進行中にオンラインで実行する必要があります。
- 特別なソフトウェア機能には、試験片厚さの記録と計算、圧縮率の事前計算、2つのパスゼロ点と2つの試験片厚さ（必要に応じて）の処理、規格に準拠した結果の計算とレポート作成が含まれます。
ASTM D3574 テストE 引張強度
ASTM D3574規格のテストEは、発泡材料に対する引張力の影響を判定します。応力-ひずみ線図の記録に加えて、最大引張強度と破断ひずみ値の測定に重点が置かれています。この方法は、材料の比較だけでなく、品質管理にも使用されます。
ISO 1798も軟質フォームの引張試験を扱っていますが、技術的な内容が異なるため、2つの方法の結果を直接比較することはできません。
ASTM D3574 テストEの試験片：
試験片は通常、完成部品またはシートから採取されます。試験片は、規格に定められた金型を用いて、ダンベル形状（ショルダー試験片）に正確に打ち抜かなければなりません。試験片の端がほつれないように、ダイは鋭利で切り込みがないものを使用してください。推奨試験片は、ASTM D412準拠のショルダー試験片タイプAで、長さ140mm、厚さ3～14mmです。ツビックローエルは、標準化されたブレードを備えたシートカッティングプレスを提供しています。
試験の実行と試験機の要件：
- 引張試験機には、最大荷重を測定するためのロードセルが装備されている必要があります。(zwickiLine 画像)
- 肩部試験片のグリップには、平らなチャック歯インサートを備えた横方向のスクリューグリップ、または空圧式グリップを使用できます。これらはクランプ面に均一な圧力をかけ、張力が増加するにつれて圧力も増加し、試験片の滑りを防止します。(試験片グリップ画像)
- 伸びは、センサーアーム伸び計、非接触伸び計、あるいはクロスヘッドの移動量によって測定できます。試験片にクリップで固定するクリップオン伸び計は、一般的に柔軟なフォームには適していません。破断時のひずみを測定するために、ツビックローエルは指定されたゲージ長さの範囲内での試験片の伸びを記録する機械式および光学式のロングストローク伸び計を提供しています。
ASTM D3574 テストF 引裂き抵抗
ASTM D3574のテストFは、損傷前のフォーム材料の引裂強度の測定について規定しています。
ASTM D3574テストFに対応する試験片は、152.4mm（6インチ）×25.4mm（1インチ）×25.4mm（1インチ）のA型ブロック試験片で、試験片に沿って40mm（1.5インチ）の切断が行われます（トラウザー試験片）。
ISO 8067規格も同じ主題を扱っていますが、試験片の種類が異なるため、結果を直接比較することはできません。ASTM D3574テストFではタイプAのトラウザー試験片／ブロック試験片の使用のみが許可されていますが、ISOでは標準化されたアングル試験片の使用が認められています。試験室間試験では、方法A（トラウザー試験片）では最大36%のばらつきがあり、ISO 8067に準拠した方法B（アングル試験片）では最大12%のばらつきがありました。
引裂き抵抗試験は、zwickiLine 電気機械試験機を使用して実行できます。力は比較的小さいため、使用する力の範囲では、クラス1の測定精度を達成するロードセルを使用する必要があります。引裂抵抗N/m = F/T × 10³は試験中に測定された最大力と試験片の平均厚さから計算されるため、変位測定は不要です。引裂抵抗：
当社のtestXpert試験ソフトウェアは、試験シーケンスを想定し、規格に従って引裂抵抗を評価します。
ASTM D3574テストJ、K、L老化試験
ASTM D3574 テスト J、K、および L は、フォームの機械的特性に対する酸化および/または加水分解の影響を調査する、さまざまな種類の加速老化テストについて説明します。
- 老化試験 J：蒸気オートクレーブ老化の影響（ISO 2440 も参照）
- 老化試験 K：空気循環オーブンにおける乾熱老化の影響（ISO 2439 も参照）
- 老化試験 L：環境チャンバーにおける湿熱老化の影響（ISO に同等のものなし）
この方法の原理は多くの特性に適用できます。まず、上記のように未処理状態で試験を実施し、測定します。次に、例えば熱老化（例えば140℃で7日間）後、または加水分解老化（例えば120℃で5時間）後に、同じ試験を繰り返します。
老化には熱を選択的に使用できます。アレニウスの式は、時間の経過に伴う化学反応の加速を表します。ファントホッフの法則によれば、化学反応の速度は温度が10℃上昇するごとに2倍になります。
ASTM D3574 テストI 疲労試験
ASTM D3574 テストI1からI5までは、フォームの定荷重疲労試験の5つの方法について規定しています。
- テストI1：定荷重静的試験
- テストI：定荷重ローラーせん断による動的疲労試験
- テストI3：定荷重打撃による動的疲労試験（ISO 3385 に相当）
- テストI4：カーペットクッションの動的疲労試験
- テストI：定荷重打撃による動的疲労試験
ASTM D3574 テストI3に基づく疲労試験の目的と目標
ASTM D3574 I3に基づく疲労試験（定荷重打撃試験）の目的は、定荷重負荷によるフォーム材料の長期挙動／経年劣化を評価することです。たとえば、自動車の運転中に車両の座席に加えられる荷重を表します。
ASTM D3574 I3に準拠した疲労試験の実施：
試験全体は3つのフェーズに分かれています。
- フェーズ1：初期測定：ASTM D3574試験B1 IFD値（40%圧縮時）（またはISO 2439方法A）に基づき、押込み硬さを測定し、4.5 N +/- 0.5Nの予荷重を加えた後の初期高さ（d1）を測定します。
- フェーズ2：380 x 380 mmのフォーム試験片に、円形の圧子と試験片よりも大きい穴あき下部圧縮盤を用いて、750 N +/- 20 Nの規定圧縮荷重を1.17 Hzの周波数で負荷する疲労試験を実施します。
- 試験片は、疲労試験機を用いて、手順Aに従って8,000サイクル（約2時間）または手順Bに従って80,000サイクル（約19時間）の試験を受ける。手順Cでは、より遅いサイクル速度で12,000サイクル（約20時間）の試験が要求され、特に粘弾性フォームに用いられる。
- フェーズ3：フェーズ1の測定を繰り返し、最初の測定から初期高さ（つまり圧縮ゼロ点）を取得します。
その結果、硬度低下（IFD値の差（kPa））と高さ低下/試験片厚さ（(d1-d2)/d1 ×100%）が決定されます。
動画： 気泡フォーム材料の自動試験
roboTest R は、ASTM D3574 およびその他の多くの規格に準拠した重量と寸法の測定を伴う圧縮テスト用のロボットテストシステムです。
ASTM D3574に準拠した軟質フォーム試験用試験機
ASTM D3574に準拠した軟質フォーム試験向けに、ツビックローエルは包括的な製品ポートフォリオを提供しています。
- zwickiLineシリーズの万能試験機は、ASTM D3574試験B（押込力）、試験C（圧縮力）、試験E（引張強度）、試験F（引裂強度）に準拠した標準試験片を用いた試験方法に適しており、4つの異なる荷重範囲（0.5/1/2.5/5 kN）と3つの荷重フレーム高さで利用可能です。
- ProLineシリーズの万能試験機は、最大幅400mmの圧縮盤を設置でき、部品試験や高荷重試験も可能です。
- 当社のCLine試験機は、大型および小型の成形フォームの試験に特化しています。Fmax 5kNまたは10kNとヒンジ付きテーブルフラップを備え、シート試験（1000 x 1450 mm）に加え、スライドテーブルを使用することでマットレス試験（1000 x 2000 mm）も行えます。そのため、特に定期的な生産管理に適しています。
- 高速負荷を可能にする電気機械式試験機（電気機械式サーボ試験アクチュエータ）は、押し込み硬さおよび圧縮硬さの測定に加え、簡単な改造により疲労試験にも使用できます。オプションの改造機器を使用することで、対応する環境チャンバーを用いて特殊な気候帯での老化試験にも使用できます。
