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プラスチックの引張試験

ISO 527-1 -2、 ASTM D638
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  • 業種別パンフレット:プラスチック&ゴム PDF 9 MB

ISO 527に準拠した引張試験の目的

この引張試験では、成形材料の基本的な機械的特性が決定されます。これらの特性値は、比較目的で主に使用されます。

特性値は::

  • 引張応力:試験片の初期の断面に加えられる力
  • ひずみ:原標点距離を基準にした標点距離の変化
  • 引張弾性率:応力-ひずみ図の曲線の勾配
  • 降伏点:勾配がゼロの曲線プロットポイントでの応力とひずみ
  • 破断点:試験片破断時の応力とひずみ
  • ポアソン比:軸ひずみに対する横ひずみの負の比

ISO 527-1/-2ASTM D638 引張試験に関する試験方法を定義しています。2つの規格は技術的には同等ですが、完全に比較可能な結果を提供しません。これは、試験片の形状、試験速度、および結果の決定方法がいくつかの点で異なるためです。

規格で標準化された引張試験では、試験結果は、試験片上である決められた試験片の引き抜き速度に基づいています。ただし、実際の用途でのコンポーネントまたは構造への負荷は、非常に広い範囲で変形を起こしている可能性があります。ポリマーの粘弾性特性により、標準試験片で測定されたものとは異なる機械的特性が、通常、ひずみ速度が変化したときに発生します。このため、引張試験で決定された特性値は、コンポーネントの設計にはあまり適していませんが、材料比較の際に非常に信頼できる基準となります。

時効試験:引張試験は、エージング、熱または中程度のエージング、またはウエザリング後のポリマーの機械的特性値の変化を実証するための優れたデータを提供します。このために、引張試験の特性値は、新たに成形された状態で、あるいはある決められたエージング期間または耐候期間の後で決定されます。

ISO 527の引張試験に対する環境と試験装置の要求事項

ISOに従って使用される試験片の形状と寸法の定義

成形材料の試験用の試験片形状

成形材料の試験の最も重要な目的は、高度な再現性を達成することです。これには、試験片タイプの数を制限する必要があります。

  • 試験片は通常、射出成形によって製造されます。ISO 527-2で定義されているタイプ1Aの試験片が使用されます; ISO 3167では、これらは試験片タイプAとして指定されており、さらに指定された厚さは4mmに制限されています。これらの試験片は、ISO 20753ではタイプA1としても指定されています。
  • 射出成形された試験片は、フィードポイントからの距離が増加するにつれて配向減少を示すため、試験片の長さに沿って一定でない機械的特性曲線をもたらし、よって、ゲートから離れた側で試験片が頻繁に破断します。
  • 試験片の推奨標点距離は75mm、または50mmです。
  • あるいは、タイプ1Bの試験片も許容されています。 これらは、ISO 3167ではType BISO 20753ではタイプA2として指定されています。
  • このタイプの試験片は一般的にプレスまたは射出成形されたシートから機械加工されます。ポリマーの配向は、通常、射出成形試験片の配向とは大きく異なります。異なる試験片形状を使用して得られた結果の比較可能性は保証されません。
  • タイプ1Bの試験片には50 mmの標点距離が指定されており、これは半径がより大きくなり、平行部領域が短くなります。

エージング試験、中程度エージング試験、および耐候性試験用の試験片

  • 断面積が小さいことは、試験片の表面から進行するすべての時効処理に有利です。
  • 多くの場合、この挙動の評価には最大引張応力のみが使用されます。伸び計を使用する必要はなく、薄いくびれた試験片を使用できます。
  • ISO 527は、この目的のためにタイプCP及びCWを提供しています; これらは、衝撃引張試験規格 ISO 8256.から派生したものです。

決められたコンディショニングおよび環境条件

  • 温度と湿度に関して定義された条件と環境条件を観察することは、試験結果の比較可能性にとって非常に重要です。
  • コンディショニング時間は、通常、試験をするプラスチックの材料規格に記載されています。さらに、成形材料の試験で使用される試験片は、試験前に少なくとも16時間標準雰囲気(標準化された温度および湿度条件)に保管する必要があります。 
  • 試験の標準雰囲気は ISO 291 あるいは ASTM D1349 において記載されている標準雰囲気を参照してください。 
    温度雰囲気:23 ± 2℃, 50 ± 10% r.F.
    亜熱帯雰囲気:27 ± 2℃, 65 ± 10% r.F.
  • 精度2級に対応した公差精度1級に対応した公差
  • 室温とは通常、18℃から28℃の間のやや広い温度範囲を指します。
  • 高温または低温での試験も可能であり、さまざまな要件を指定できます。

試験片寸法の正確な定義

  • 試験片の寸法を決定すると、比較的多くの応力値誤差が発生する可能性があります。試験片に引張荷重が加わると、測定エ誤差は応力によって直線的に反映されます。試験片に曲げ荷重がかかると、試験片の厚さ測定誤差は二次的な影響を受けます。 
  • 測定機器の読み取り精度に加えて、接触要素のサイズと形状、および測定中に加えられる表面プレスも重要な役割を果たします。
  • さらに、試験片の断面は、理想的な長方形の形状とは異なる場合があります。これにより射出成形試験片の機械的処理またはヒケおよびわずかな抜き勾配に起因する角度誤差が生じる可能性があります。
  • 数多くの規格では、試験要求及び測寸方法に関しては、 ISO 16012 及び/あるいは ASTM D5947 を参照しています。場合によっては、個々の試験規格に追加の仕様が含まれていることがあります。
  • たとえば、キャリパーは通常、10 mmを超える硬質プラスチックの全長を測定するために使用されます。 測定中の面圧を確認できないため、キャリパーの分解能が高くても測定精度はかなり低くなります。
  • 試験片の厚さと幅は、通常、ラチェット付きのマイクロメータースクリューで決定されます。接触面は平らで円形で、直径は6.35mmです。 ラチェットは、測定力を5〜15Nに制限します。
  • 自動化されたシステムでは、厚さと幅は断面測定器によって決定されます。この測寸器は、測定中に試験片を保持し、4つのデジタル測定トランスデューサー、決められた測定力、およびセンサーフィートで寸法を決定します。
  • 軟質プラスチックやフィルムの場合、測定力を厳密に監視することが不可欠です。これを確実にするために、自重サポート付きのデジタル厚さ測定器を使用する必要があります。

試験機要求事項

試験機は基本的な2つを測定します:力と伸び国家規格に基づく測定器と比較した場合の定期的な校正の一部として、これらの測定値が、定義された測定範囲にわたって試験規格で定義されたレベルの精度を達成することが証拠により示されています。 

試験力(ISO 7500 -1, ASTM E4)

ほとんどの試験規格では、測定値に対して1%の測定精度が必要です。この要件は、ISO規格では精度1級(クラス1)に分類されます。今日のほとんどすべての最新の試験機は、クラス1の精度、または許容差が半分になったクラス0.5さえ実現しています。したがって、試験機が指定されたクラスの精度を達成する測定範囲を満足していなければなりません。さまざまなツビックローエル試験機は、測定範囲のわずか1/1000でクラス1を達成しています。つまり、同じ試験構成で、アレンジを再構成する必要なく、多くの材料の弾性率値と引張応力を測定できます。

伸び測定 (ISO 9513, ASTM E83)

定義された相対(パーセンテージ)誤差に加えて、伸び測定の精度仕様には、より小さな伸びを測定するときに発生する絶対誤算の仕様も含まれます。
ISOとASTNではここに大きな違いがあります。

  • ISOしきい値は伸びを参照しますが、ASTMではひずみを直接参照しています。
  • さらに、より小さなひずみの要件は、対応するASTMクラスよりもISOでより狭く定義されています。
  • 標点の距離によっては、特に小さな伸びを測定する際に、定義により大幅な違いが生じることがあります。

引張弾性率測定のための特別な事項

  • 上記の表に示すように、ISOクラス1の引張弾性率のひずみ範囲の精度要件は±3 µmです。このことは、弾性率範囲の最初と最後の測定間に最大6 µmの偏差が存在する可能性があることを意味します。この点もまた大きな測定誤差となってきます。
  • これを解決するために、 ISO 527-1 には弾性率測定の要件が追加されています。この追加の要件は、弾性率測定の開始と終了の間の測定パスを1%の精度で測定する必要があることを示しています。

恒温槽-80℃〜+ 250℃が装着されたISO 527-1/ASTM D638に準拠した引張試験

恒温槽-80℃~+250℃でのプラスチックの引張試験

makroXtens伸び計を使用したプラスチック、ゴム、エラストマー、および繊維強化複合材料の温度(特にISO 527-1、ASTM D638)での材料およびコンポーネントの試験。

testXpertIII - ISO 527-1(ASTM D638)に準拠したプラスチック引張試験

testXpert III 試験ソフトウェアはあらゆる試験要求に理想的なソリューションです。このソフトウェアは、材料試験業界のソフトウェアユーザーとの緊密な協力の結果であり、日常のオペレーションをサポートするための多くの機能が含まれています。 ISO 527-1/-2ASTM D638 は 引張試験に関する試験方法を定義しています。2つの規格は技術的には同等ですが、完全に比較可能な結果を提供しません。これは、試験片の形状、試験速度、および結果の決定方法がいくつかの点で異なるためです。testXpert IIIで、ツビックローエルは、ISO 527-1およびASTM D638の要件を満たすことが保証された標準試験プログラムを提供しています。ISO 527に基づいた試験に必要な全ての設定は、事前に設定されています。testXpert には他にも多くの機能やプログラムがあります。

他の試験方法と比較した引張試験

他の試験方法と比較した引張試験

ISO 178 、ASTM D790の曲げ試験
引張荷重下のクリープ(ISO 899-1)
衝撃引張試験(ISO 8256 、ASTM D1822)
高速引張試験(ISO 18872)
ISO 178 、ASTM D790の曲げ試験

ISO 178 、ASTM D790の曲げ試験

  • 曲げ試験は、引張試験と同様の負荷率で行われるため、同様の材料特性が得られます。
  • 曲げ試験の主な利点は、試験片のひずみが比較的簡単に測定できることです。このため、曲げ試験は長い間、弾性率測定の推奨試験でした。
  • しかし、高精度で使いやすい伸び計が利用できるようになったため、この利点の重要性はそれほど重要ではなくなりました。
  • この方法の特徴ですが、曲げ試験は試験片の表面の材料状態を特徴付ける際により正確です。材料に強い配向が存在する場合、結果は引張試験と比較して測定値に違いが生じます。
  • 規格で適用されている計算方法では、試験片のたわみが大きくなるにつれてより大きく測定誤差の影響を受けます。このため、引張試験とは異なり、曲げ試験は試験片のひずみが低い場合にのみ使用できます。
曲げ試験 ISO 178に関してさらに詳しく
引張荷重下のクリープ(ISO 899-1)

引張荷重下のクリープ(ISO 899-1)

クリープ試験は一定の引張荷重下で行われます。負荷率は実質ゼロです。ひずみの変化量はクリープ曲線として表示されます。

クリープ試験 ISO 899-1に関してさらに詳しく
衝撃引張試験(ISO 8256 、ASTM D1822)

衝撃引張試験(ISO 8256 、ASTM D1822)

  • この試験は、振子衝撃試験機を使用して高負荷率で引張特性を決定するシンプルな方法を提供します。
  • 従来の振り子衝撃試験機では、エネルギー値しか測定できませんが、引き離し速度は一般に約3.8 m/sに制限されています。計装化振り子衝撃試験機は、最大引張力などの追加の特性値を決定できます。
衝撃試験についてに関してさらに詳しく
高速引張試験(ISO 18872)

高速引張試験(ISO 18872)

高速引張試験は、落錘試験機または油圧式高速引張引張試験機.を使用して行うことができます。最大20 m/sの引き離し速度。さらに、試験片で直接伸び測定を使用することが可能であり、有益な応力-ひずみ図を生成できます。高速引張試験は、衝突シミュレーションの貴重なパラメータも提供します。

高速引張試験に関してさらに詳しく

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