Гибкая полиуретановая пена используется в автомобильных сиденьях, матрасах, мебели и промышленной амортизации. Эти материалы предназначены для деформации, но также должны выдерживать растяжение во время производства, сборки и обслуживания.
Измерить их прочность не всегда просто. Плохо вырезанный образец, чрезмерное давление сцепления или неправильное измерение удлинения могут повлиять на результат до установления фактического растяжения материала.
ISO 1798:2008 определяет метод определения прочности на растяжение и удлинения при разрыве гибких клеточных полимерных материалов. Метод использует подготовленный образец с контролируемой скоростью до разрыва
.Это руководство охватывает основные требования к испытаниям, подготовку образцов, процедуру испытаний, распространённые ошибки и выбор подходящей машины для испытаний на растяжение пенопласта.
Краткий обзор требований к испытаниям ISO 1798
ISO 1798:2008 предназначен для гибких клеточных полимерных материалов, включая подходящие гибкие полиуретановые пены.
Тест определяет два свойства материала: прочность на растяжение и удлинение при разрыве.
| Метод тестирования | Испытания на растяжение для разрыва образца |
| Тип образца | Образец гантелей типа 1 или типа 1A |
| Толщина образца | 10–15 мм |
| Скорость тестирования | 500 ± 50 мм/мин |
| измерение силы | Класс 0.5 или Класс 1 по ISO 7500-1:2004, выше используемого диапазона нагрузки |
| Валидные результаты | Обычно пять образцов ломаются в пределах отмеченной длины колеи |
| Стандартное обусловливание | Не менее 16 часов под одной из указанных температур/влажностных атмосфер |
| Результаты тестов | Прочность на растяжение (kPa) и удлинение при разрыве (%) |
Применимая стандартная версия и любые требования к тестированию, специфичные для клиента, должны быть подтверждены перед тестированием.
Источник: ISO 1798:2008, пункты 4–7. См. ниже раздел «Стандарты и технические ссылки».
Что измеряет ISO 1798?
Прочность на растяжение
Прочность на растяжение описывает максимальную силу на растяжение, которую выдерживает образец пены относительно его исходной площади поперечного сечения.
Результат рассчитывается с использованием максимальной зафиксированной силы и начальной площади поперечного сечения образца.
Прочность на растяжение (кПа) = Максимальная сила (N) × 1 000 / Исходная площадь поперечного сечения (мм²)
Например, если исходная площадь поперечного сечения образца составляет 130 мм² и достигает максимальной силы 20 Н:
Прочность на растяжение = 20 × 1 000 / 130 = 153,8 кПа
Это иллюстративный расчёт, а не реальный результат теста.
Прочность на растяжение полезна для сравнения составов пены, мониторинга консистенции производства и выявления неисправностей материалов.
Элонгация на перерыве
Удлинение при разрыве измеряет увеличение определённой длины колеи непосредственно перед разрывом образца.
Удлинение при разрыве (%) = [(Длина колеи при разрыве − Исходная длина колеи) / Исходная длина колеи] × 100
Если образец имеет начальную длину калибровки 40 мм и достигает 120 мм непосредственно перед разрывом, рассчитанное удлинение при разрыве составляет 200%.
Пена может обладать относительно низкой прочностью на растяжение, но при этом значительно удлиняться перед разрушением.
По этой причине прочность на растяжение и удлинение при разрыве следует оценивать вместе.
Какие поролоновые материалы можно протестировать?
Типичные применения включают гибкую полиуретановую пену, используемую в:
-
Автомобильные сиденья и амортизация интерьера
-
Матрасы и мягкая мебель
-
Гибкая упаковка и защитная амортизация
-
Компоненты промышленной пены
-
Другие гибкие клеточные полимерные продукты
ISO 1798 не должен автоматически применяться для жёстких клеточных пластиков или твёрдой резины. Эти материалы могут потребовать других методов испытаний, таких как ISO 1926 для жёстких клеточных пластиков или ISO 37 для вулканизированной и термопластичной резины.
Образцы ISO 1798: форма, подготовка и кондиционирование
Подготовка образцов является основным источником различий в испытаниях на растяжение гибкой пенопласта.
В отличие от цельных пластиковых образцов, гибкая пена может сжиматься или повреждаться при резке, обработке и захвате. Мелкие дефекты вдоль края образца могут стать местом преждевременного перелома.
Образцы типа 1 и 1A
ISO 1798:2008 определяет две конфигурации образцов в форме гантелей.
| Размерность | Тип 1 | Тип 1A |
|---|---|---|
| Общая длина | 152 мм | 120 мм |
| Ширина плеч | 25 мм | 25 мм |
| Ширина узкого сечения | 13 мм | 10 мм |
| Толщина | 10–15 мм | 10–15 мм |
| Отмеченная длина колеи | 25–50 мм | До 40 мм |
Размеры относятся к указанной геометрии резки и требованиям к подготовке образцов. Лабораториям следует ознакомиться с официальным стандартным чертежем для полного профиля резака, радиусов и допусков
.
Качество резки и направление выборки
Края образца должны быть гладкими и не иметь видимых повреждений.
Тупой режущий инструмент может сжать пену или оставить небольшие разрывы на узком участке. Эти дефекты могут создавать локальные концентрации напряжений и вызывать преждевременное разрушение образца.
Ориентация клетки также может влиять на поведение растяжения.
Если существует преобладающая клеточная ориентация, ISO 1798 определяет направление выборки относительно этой ориентации. Если необходимая ориентация не удаётся достичь, необходимо указать фактическое направление
.Для сравнительных испытаний образцы должны подготавливаться последовательно от одной партии материала к другой.
Подготовка до тестирования
Согласно стандартной процедуре, материалы обычно не тестируются как минимум через 72 часа после производства, за исключением исключений, указанных в ISO 1798.
Перед испытаниями образцы или материал, из которого они вырезаны, обычно подвергаются кондиционированию не менее 16 часов в одной из следующих атмосфер:
-
23 ± 2°C и 50 ± 5% относительной влажности
-
27 ± 2°C и 65 ± 5% относительной влажности
ISO 1798 также предусматривает конкретные положения для более ранних испытаний и применений в области контроля качества. Эти исключения не должны рассматриваться как стандартная процедура.
Само испытание должно проводиться при тех же температурах и влажности, что и для кондиционирования.
Источник: ISO 1798:2008, пункты 5.1–5.4 и 6.4.
Как провести испытание на растяжение пены ISO 1798
Надёжный тест начинается с образца и необходимого метода измерения, а не просто с нажатия кнопки запуска
.Шаг 1 — Подготовьте и осмотрите образцы
Подготовьте образцы типа 1 или типа 1A с помощью соответствующего режущего инструмента.
Проверьте наличие видимых дефектов, неправильных краёв и повреждений, возникших при извлечении образца.
Подготовьте достаточно образцов, чтобы получить необходимое количество действительных результатов. Согласно обычной процедуре ISO 1798, испытания продолжаются до тех пор, пока не будет достигнуто пять удовлетворительных разрывов в длине колеи, если не согласовано иное.
Шаг 2 — измерьте толщину и отметьте длину толщины
После кондиционирования определите толщину образца в соответствии со стандартом и используемым методом измерения.
ISO 1798 требует измерения толщины в пяти равномерно распределенных точках в соответствующей области материала с установленными ограничениями на вариации.
Отметьте исходную длину колеи двумя опорными линиями.
Расстояние между этими линиями должно быть определено точно, так как оно используется для расчёта удлинения при разрыве.
Шаг 3 — Установить образец в рукоятки
Расположить образец симметрично так, чтобы растягивающая сила распределялась максимально равномерно по его поперечному сечению.
Рукоятки должны предотвращать проскальзывание, не повреждая пену.
Избегайте скручивания образца и создания неравномерного натяжения между двумя сторонами.
Стандарт допускает ограниченную преднагрузку, но она должна применяться согласно заданной процедуре и учитываться при установлении эталонного измерения
удлинения.Шаг 4 — Установите скорость теста
Установите машину на требуемую скорость разделения челюстей:
500 ± 50 мм/мин
Подтверждать, что выбранная конфигурация оборудования может поддерживать требуемую скорость в предполагаемых условиях испытаний.
Шаг 5 — Удлините образец до разрыва
Начните испытание и запишите максимальную силу растяжения.
Определите длину калибровки непосредственно перед разрывом с помощью метода измерения, удовлетворяющего применимым требованиям.
Наблюдайте за образцом во время испытаний, особенно на видимые проскальзывания, аномальные деформации или разрушения возле рукоятки.
Шаг 6 — Проверка валидности результатов
Образец, который выходит за пределы определённой длины колеи, должен быть отвергнут в соответствии с процедурой ISO 1798.
Продолжайте тестирование до получения необходимого количества удовлетворительных результатов.
Не принимайте автоматически каждую кривую силы только потому, что машина зафиксировала максимальную силу.
Шаг 7 — рассчитать и сообщить результаты
Рассчитайте прочность на растяжение и удлинение при разрыве для каждого допустимого образца.
Для стандартного отчёта по испытанию ISO 1798 определяет требования к отчётности, включающие медианную прочность на растяжение и медиану удлинения при разрыве, а также соответствующую информацию о материале, образце и состоянии испытаний.
Если клиентам также нужны средние, стандартные отклонения или индивидуальные кривые расширения силы, их можно включить в качестве дополнительной информации.
Источник: ISO 1798:2008, пункты 6–8.
Распространённые ошибки при испытаниях на растяжение пены и как их выявить
Гибкие испытания на растяжение пены могут давать непоследовательные результаты даже при нормальной работе испытательного станка.
Перед приписыванием неожиданных результатов материалу следует изучить следующие проблемы.
Сдвиг образца
Если рукоятки не удерживают пену надёжно, образец может сдвинуться во время загрузки.
Это может искажать измеренную зависимость между силой и растяжением, особенно когда движение машины используется в измерении удлинения.
Что проверить: поверхности захвата, давление на зажим, расположение образца и любые видимые движения на границе хватки.
Увеличение силы зажима не всегда является правильным решением, так как чрезмерное давление может повредить материал
.Преждевременное повреждение возле грипов
Разрушение вблизи области захвата может указывать на локальную концентрацию напряжений, неравномерную нагрузку или повреждение поверхностей захвата.
Что проверять: выравнивание рукоятки, область контакта, края челюсти, состояние образца и расположение зажима
.Согласно ISO 1798, образец, выходящий за пределы отмеченной длины колеи, не считается удовлетворительным результатом.
Неправильное измерение удлинения
Движение поперечного головки машины не обязательно соответствует изменению длины колеи обозначенного образца.
Движение рукоятки, проскальзывание образца и соответствие требованиям машины могут влиять на взаимосвязь между этими измерениями.
ISO 1798 требует, чтобы соответствующие длины калибра измерялись в пределах установленных пределов точности. Механические или оптические экстензометры могут использоваться там, где это уместно, при условии, что они соответствуют применимым требованиям.
Метод измерения должен быть выбран в соответствии со стандартом, ожидаемой удлинённостью пены и физическими характеристиками образца.
Чрезмерные вариации между образцами
Значительные различия в результатах могут возникать из-за толщины образца, качества резки, ориентации клетки, кондиционирования или установки крепления
.Практическая последовательность устранения неполадок:
-
Осмотрите края образца и места переломов.
-
Проверьте размеры образца и направление отбора.
-
Подтверждайте выравнивание хватки и проверьте скольжение.
-
Проверьте кондиционирование и скорость тестирования.
-
Изучите измерения силы и удлинения.
Только после оценки этих факторов вариации следует рассматривать прежде всего как материальное свойство.
Как выбрать машину для испытаний на растяжение пены
Подходящий тестер растяжения пенопласта должен обеспечивать необходимую скорость испытаний и надёжное измерение силы, учитывая требования образца к захвату и удлинению
.Выберите ячейки нагрузки вокруг ожидаемой силы
Гибкие образцы пены часто создают относительно низкие силы на растяжение.
Выбор машины только по её максимальной нагрузочной способности может оставить фактическую испытательную силу за пределами наиболее подходящего диапазона измерений
.Выбранная ячейка нагрузки должна обеспечивать соответствующую точность по сравнению с ожидаемыми силами во время испытания
.Для ISO 1798:2008 система измерения силы должна соответствовать указанному классу точности ISO 7500-1 в используемом диапазоне нагрузки.
Подтверждать необходимую скорость
ISO 1798 использует номинальную скорость разделения челюстей 500 мм/мин.
Рекомендуется проверять номинальную максимальную скорость машины вместе с её фактической конфигурацией и требуемыми условиями эксплуатации.
Выбирайте грипы для мягких, сжимаемых образцов
Рукоятки должны закреплять образец без повреждений или чрезмерного сжатия.
Механические или пневматические рукоятки могут рассматриваться в зависимости от геометрии образца и характеристик материала.
Подходящий дизайн рукоятки должен быть подтверждён с использованием самого образца пенопласта, когда это возможно.
Проверьте доступные измерения движения и удлинения
Гибкая пена может значительно удлиняться до разрыва
.Машина должна обеспечивать достаточный удобный ход после установки рукояток.
Система измерения удлинения также должна учитывать ожидаемую деформацию, соответствуя применимым требованиям к точности.
Эти соображения следует оценивать вместе, а не рассматривать длину мазка и диапазон измерения как несвязанные характеристики.
ITM-LAB RS-8010A для испытаний на растяжение на гибкую пену
ITM-LAB RS-8010A — это универсальный испытательный станок с сервоприводом для применения механических испытаний с низкой силой.
Доступные конфигурации нагрузки и диапазон скоростей теста делают его кандидатом для гибкого испытания на растяжение пенопласта, при условии проверки выбранной нагрузочной ячейки, нагрузок, метода измерения удлинения и полной тестовой установки.
Соответствующие технические характеристики
оборудования| Параметр | RS-8010A |
|---|---|
| Тип оборудования | Универсальный испытательный аппарат с сервоуправляемым | управлением
| Доступные силовые мощности | 50 Н–5 кН |
| Спецификация точности | ±0,25% с учётом подтверждённого диапазона измерений |
| Диапазон скоростей испытаний | 0,001–500 мм/мин |
| Конфигурации хода поршня | 650 / 1000 мм |
| Натяжные рукоятки из пенопласта | Отобрано по образцу |
| Измерение удлинения | Конфигурация будет подтверждена для метода тестирования |
Номинальная тестовая скорость ISO 1798 соответствует заявленному диапазону скоростей RS-8010A.
Однако одни спецификации машины не гарантируют полного соответствия ISO 1798. Для предлагаемой конфигурации необходимо проверить систему измерения силы, расположение крепления, производительность скорости теста и метод измерения удлинения.
Пример: Конфигурирование системы для гибкой пены PU
Рассмотрим лабораторию, которая должна тестировать гибкий полиуретановый материал по ISO 1798:2008.
Перед тем как рекомендовать конфигурацию машины, следует ответить на следующие вопросы:
Какой образец будет тестироваться?
Подтверждать толщину типа 1 или типа 1A, направление отбора пробы и ожидаемое поведение материала.
Какая растягивающая сила ожидается?
Используйте доступные материалы или предварительные данные о тестировании для выбора подходящей ячейки нагрузки.
Как будет захватываться образец?
Проверьте толщину образца, сжимаемость и требования к контакту рукоятки, чтобы минимизировать проскальзывания и повреждения.
Какое ожидаемое продление срока?
Проверьте ходовой ход машины и определите, как будет измеряться длина калибра до разрыва.
Какие документы требуются?
Подтверждать стандартное издание, требования к калибровке, формат отчёта и любые критерии приёмки, специфичные для клиента.
Это пример процесса выбора оборудования, а не отчёт о завершенном клиентском тесте.
Цель — сначала определить требования к тестированию, а затем настроить машину соответственно
.Часто задаваемые вопросы
Для чего используется ISO 1798?
ISO 1798 определяет метод испытаний на растяжение для определения прочности и удлинения при разрыве гибких клеточных полимерных материалов, включая подходящие гибкие полиуретановые пены.
Какова скорость испытаний на растяжение для ISO 1798?
ISO 1798:2008 определяет скорость разделения челюстей 500 ± 50 мм/мин.
Сколько образцов требуется для ISO 1798?
Если не согласовано иное, необходимо протестировать достаточное количество образцов, чтобы получить пять удовлетворительных результатов, при которых разрыв происходит в пределах отмеченной длины колеи.
Может ли универсальная испытательная машина проводить испытания по ISO 1798?
Да, при условии, что полная конфигурация машины соответствует применимым требованиям по измерению силы, скорости испытаний, захвату, удлинению образца и измерению удлинения.
Является ли ISO 1798 таким же, как ASTM D3574 Test E?
Нет. Оба подходят к растяжению свойств гибкой пенопласта, но их технические требования различаются. Результаты, полученные с помощью этих двух методов, не следует считать напрямую взаимозаменяемыми.
Настройте вашу систему испытаний на растяжение пены с помощью ITM-LAB
Надёжное испытание на растяжение пены зависит от взаимодействия образца, захватов, нагрузочной ячейки, движения машины и метода измерения удлинения.
Для применения по ISO 1798 выбор подходящего оборудования начинается с требований к испытаниям, а не с максимальной мощности машины.
ITM-LAB может проанализировать ваш гибкий материал пены, размеры образца, ожидаемую силу на растяжение и необходимую процедуру испытаний, чтобы помочь определить подходящую конфигурацию RS-8010A.
Планируете гибкий проект по испытаниям на растяжение пенопласта?
Пришлите нам свою фотографию или чертеж образца, соответствующие стандарты, ожидаемый диапазон силы и требования к измерению удлинения.
Наша команда может изучить предложенную конфигурацию машины и оборудования перед выставлением сметы.
Исследовать универсальная испытательная машина ITM-LAB RS-8010A
