ISO 527-3準拠のプラスチックフィルム引張試験
プラスチックフィルムの引張試験は、フィルム包装業界だけでなく、セパレーターフィルムのバッテリー試験においても非常に重要です。
ISO 527-3 は、厚さ 1 mm 未満のプラスチックフィルムおよびシートの引張特性を測定するための試験条件を規定しており、調整、試験手順、試験装置および結果など、ISO 527-1 で規定されている一般原則に基づいています。
ISO 527-3に相当する ASTM はASTM D882 ですが、試験片の形状が異なるだけでなく、ひずみ測定の精度に対する要求も低いため、技術的に同等であるとは言えません。
厚さが 1 mm を超えるプラスチックは、ISO 527-2 または ASTM D638に従ってテストされます。
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ISO 527-3に準拠した電池試験におけるセパレータフィルムの引張試験
リチウムイオン電池のセパレータフィルムは、アノードとカソードを分離し、電気的短絡を防止します。同時に、セパレータは電気化学セル内の回路を閉じるために必要なイオン化された電荷キャリアの流れを可能にします。
セラミックセパレータやガラス繊維不織布に加えて、ポリマー膜が主に使用されます。引張強度と破断時のひずみを信頼性高く測定することで、動作時の機械的ストレス下におけるセパレータフィルムの健全性に関する情報が得られます。
セパレータフィルムを厚くすることで、アノードとカソードの接触を効率的かつ安全に防止できますが、フィルムを薄くすることで、バッテリーの軽量化とエネルギー密度の向上が可能になります。
試験に関しては、セパレーターの主な要件は、ISO 527-3およびASTM D882に準拠した引張試験、ならびにEN 14477、ASTM D5748、およびASTM F1306に準拠した穿刺試験によってカバーされています。これらの試験は、現実的な機械的特性を得るために、電解液に浸漬した状態でも実施されます。
特にバッテリー材料に関するこれらの規格のさらなる開発に積極的に関与することで、ツビックローエルの試験方法は将来のあらゆる要件を満たし続けることを保証しています。
ISO 527-3に準拠した試験の実行
プラスチックフィルムの引張試験は、ISO 527-1 セクション9に記載されているとおりに実施します。フィルムについては、以下の点に留意する必要があります：
- シートまたはフィルムから切断した試験片の場合、フィルム切断工具の幅は試験片の幅と一致すると想定できます。切断端に目に見える欠陥がある試験片は廃棄する必要があります。フィルムによっては、面内方向（異方性）によって特性が変化する可能性があるため、両方向の試験片を試験する必要があります。
- 特に薄いシートやフィルムに光学式伸び計を使用する場合は、試験片に標点間距離をマークする必要があります。試験片の損傷を防ぐため、これらのマークに切り込み、穴あけ、またはエンボス加工が施されていないことを確認してください。
- 試験片をクランプする際は、試験片が垂直に揃っていることを確認することが不可欠です。使用する試験片グリップは、引張試験中に試験片がグリップ内で滑ったり、潰れたり、破損したりすることなく、薄いプラスチックフィルム試験片を均一かつ確実に保持できるものでなければなりません。
- 剛性の低いフィルム試験片をセンタリングする際やクランプ圧力により、試験開始前に試験片に予張力がかかっている場合があります。これは、応力-ひずみ線図における湾曲脚の発生を防ぐために必要です。testXpert試験ソフトウェアを使用して、規格に準拠した予荷重を定義できるため、正確で再現性の高い試験結果を得ることができます。
ISO 527-3に準拠したプラスチックフィルムの引張試験用試験装置
試験機：
プラスチックフィルム試験片は比較的低い力で破断するため、ISO 527-3 試験は多くの場合、zwickiLine500 N シングルコラム万能試験機で実行されます。フィルム試験片の破断時の伸びが大きい場合があるため、破断までの試験には、高さを追加した zwickiLine または ProLine または AllroundLine シリーズ (高度な機能と自動試験用) の 2 列フレームが必要になる場合があります。
試験片グリップ:
フィルム試験片を安全かつ優しくクランプするために、アルミニウム/Vulkollan チャック歯インサートを備えた平行クランプ空圧式 1 kN 試験片グリップの使用をお勧めします。
挿入補助具:
薄いプラスチックフィルムを試験片グリップに安全かつ迅速に挿入するための挿入補助具は、試験片の位置決め時のユーザーエラーやオペレーターの影響を軽減し、試験片の垂直方向のアライメントを保証します。これにより、信頼性の高い試験結果が保証され、試験片のスループットが向上します。この挿入補助具は、ISO 527-3に準拠した、さまざまな幅と長さのストリップ試験片に対応しています。
伸び計：
ひずみ測定の場合、ISO 527-1 では適切な伸び計の使用が義務付けられています。プラスチックフィルムの伸びを測定する場合、試験片の早期破損を防ぐために、試験片に伸び計の質量をかけないでください。したがって、試験片の予想される歪みに応じて、非接触型ビデオ伸び計 （videoXtens 2-150 HP（測定範囲最大 175 mm）または videoXtens 1-270 P（測定範囲最大 330 mm））の使用をお勧めします。
testXpert試験ソフトウェアを使用したISO 527-3準拠のフィルム引張試験
当社の testXpert 試験ソフトウェアを使用すると、ISO 527-3 に準拠したフィルム引張テストをシンプルかつ確実に実行できます。
- 規格準拠とオペレータ非依存を保証: テストプログラムは、標準規格に準拠して当社で一元的にパラメータ化および検証されています。すべてのシステム構成パラメータは自動的にロードされます。標準規格の広範な要件への準拠は、個々の担当者に依存するものではありません。
- 規格への徹底的な適合：試験プログラムでは、ツール間隔が絶対値で設定され、改ざん防止機能も備えています。これにより、試験片のグリップ間の正しい間隔（例：100±5 mm）を一目で認識し、追跡することができます。
- 試験はどれも重要なので、時間を節約できます：例えば、試験片の形状を修正した場合など、試験後に結果を再計算することもできます。
ISO 527-3試験片
ISO 527-3 では、厚さ1 mmまでのフィルムおよびシートは、ストリップ試験片またはダンベル試験片を用いて試験されます。
- 推奨される試験片形状はストリップ試験片です。この試験片形状は、試験片カッターまたはフィルムカッターを用いて容易に機械加工できます。
- ダンベル試験片は品質管理でよく使用されます。このため、試験片の伸びを直接測定する必要があります。
- ISO 527-3 では、試験片の中心に 50 mm (L0)の距離を置いて 2 つの平行ゲージマークを付ける必要があると規定されています。
| 試験片 | 注記 | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | L mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| タイプ2（ストリップ） | 推奨試験片 | ≥ 150 | 10～25 | ≤1 | 50±0.5 | 100±5 | ||
| より大きな伸びが必要な場合は、長さを50mmまで短縮できます | ≥ 150 | 10～25 | ≤1 | 50±0.5 | 50 | |||
| タイプ5（ダンベル試験片） | 品質保証用途； 破断時のひずみが非常に高い場合に推奨 | ≥ 115 | 33±2 | 25±1 | 6±0.4 | ≤1 | 25±0.25 | 80±5 |
| タイプ1B（ダンベル試験片） | QAアプリケーション; 硬質シートに推奨 | ≥ 150 | 60±0.5 | 20±0.5 | 10±0.2 | ≤1 | 50±0.5 | 115±5 |
| タイプ4（ダンベル試験片） | QAアプリケーション; 薄板に推奨 | ≥ 152 | 50±0.5 | 38 | 25.4±0.1 | ≤1 | 50±0.5 | 98 |
roboTest Fロボット試験システムによるISO 527-3準拠のフィルム試験の自動化
プラスチックフィルムの製造では、品質保証が不可欠です。さらに、電気自動車業界のような成長市場では、試験量の増加に伴い、フィルム試験のスループットと効率を向上させる自動化ソリューションが求められています。ZwickRoell はこの目的のためにroboTest F ロボット試験システムを開発しました。
- テストシステムには、拡張テスト領域を備えた AllroundLine 試験機が含まれています。
- 引張試験用の試験片は、最大200個の試験片をストック可能な試験片マガジンからシステムに供給されます。
- マガジンは、ベースと試験片をつかむためのグリッパーが付いた回転式チェーンで構成されています。
- グリッパーは試験片タイプや形状によって様々です。つまり、様々な寸法のフィルムを同じシステムで試験できるということです。
試験コストの中期的な削減に加え、このシステムの利点は、エラーのない試験にあります。オペレーターの影響を排除することで、試験結果の再現性は高くなります。
