Spuma poliuretană flexibilă este folosită în scaunele auto, saltele, mobilier și pernuțe industriale. Aceste materiale sunt proiectate să se deformeze, dar trebuie să reziste și forțelor de tracțiune în timpul fabricației, asamblării și serviciului.
Măsurarea proprietăților lor de tracțiune nu este întotdeauna simplă. O probă tăiată prost, o presiune excesivă de prindere sau o măsurare incorectă a alungirii pot afecta rezultatul înainte ca comportamentul efectiv de tracțiune al materialului să fie stabilit.
ISO 1798:2008 specifică o metodă pentru determinarea rezistenței la tracțiune și a alungirii la rupere a materialelor polimerice celulare flexibile. Metoda folosește un exemplar pregătit, întins la o rată controlată până la ruptură.
Acest ghid acoperă cerințele cheie de testare, pregătirea probelor, procedura de testare, erorile frecvente și modul de a selecta o mașină potrivită de testare a spumei de tracțiune.
Cerințe de testare ISO 1798 pe scurt
ISO 1798:2008 este destinată materialelor polimerice celulare flexibile, inclusiv spumelor flexibile de poliuretan.
Testul determină două proprietăți ale materialului: rezistența la tracțiune și alungirea la rupere.
| Metodă de testare | Testare la tracțiune până la ruperea probei |
| Tip de exemplar | specimen de ganteră de tip 1 sau tip 1A |
| Grosimea specimenului | 10–15 mm |
| Viteză de test | 500 ± 50 mm/min |
| Măsurarea forței | Clasa 0.5 sau Clasa 1 conform ISO 7500-1:2004, peste intervalul de încărcare folosit |
| Rezultate valide | De obicei cinci exemplare se rup în lungimea ecartamentului marcat |
| Condiționare standard | Cel puțin 16 ore sub una dintre atmosferele specificate de temperatură/umiditate |
| Rezultatele testului | Rezistență la tracțiune (kPa) și elongare la rupere (%) |
Ediția standard aplicabilă și orice cerințe specifice de testare clientului trebuie confirmate înainte de testare.
Sursa: ISO 1798:2008, Clauzele 4–7. Consultați Standardele și Referințele Tehnice de mai jos.
Ce măsoară ISO 1798?
Rezistența la tracțiune
Rezistența la tracțiune descrie forța maximă la tracțiune susținută de o probă de spumă în raport cu aria sa transversală originală.
Rezultatul este calculat folosind forța maximă înregistrată și aria secțiunii transversale inițiale a probei.
Rezistența la tracțiune (kPa) = Forța maximă (N) × 1.000 / Suprafața secțiunii transversale originale (mm²)
De exemplu, dacă o probă are o arie inițială de secțiune transversală de 130 mm² și atinge o forță maximă de 20 N:
Rezistența la tracțiune = 20 × 1.000 / 130 = 153,8 kPa
Acesta este un calcul ilustrativ, nu un rezultat real al testului.
Rezistența la tracțiune este utilă pentru compararea formulelor de spumă, monitorizarea consistenței producției și investigarea defectelor materialelor.
Alungirea la pauză
Alungirea la rupere măsoară creșterea lungimii de calibrare definite imediat înainte ca proba să se rupă.
Elongare la rupere (%) = [(Lungimea ecartamentului la ruptură − Lungimea originală a ecartamentului) / Lungimea ecartamentului original] × 100
Dacă o probă are o lungime inițială de calibrare de 40 mm și ajunge la 120 mm imediat înainte de ruptură, alungirea calculată la rupere este de 200%.
O spumă poate avea o rezistență la tracțiune relativ scăzută, dar totuși să se extindă considerabil înainte de a se rupe.
Din acest motiv, rezistența la tracțiune și alungirea la rupere trebuie evaluate împreună.
Cemateriale din spumă pot fi testate?
Aplicațiile tipice includ spumă poliuretană flexibilă folosită în:
-
Scaunele auto și amortizarea interioară
-
Saltele și mobilier tapițat
-
Ambalaj flexibil și amortizare
protectoare -
Componente industriale din spumă
-
Alte produse polimerice celulare flexibile
ISO 1798 nu ar trebui folosit automat pentru plastice celulare rigide sau cauciuc solid. Aceste materiale pot necesita alte metode de testare, cum ar fi ISO 1926 pentru plastice celulare rigide sau ISO 37 pentru cauciuc vulcanizat și termoplastic.
Probele ISO 1798: Formă, pregătire și condiționare
Pregătirea probelor este o sursă majoră de variație în testarea la tracțiune cu spumă flexibilă.
Spre deosebire de probele solide din plastic, spuma flexibilă poate fi comprimată sau deteriorată în timpul tăierii, manipulării și prinderii. Defectele mici de-a lungul marginii probei pot deveni locul fracturii premature.
Exemplare de tip 1 și tip 1A
ISO 1798:2008 specifică două configurații de probă în formă de ganteră.
| Dimensiune | Tipul 1 | Tipul 1A |
|---|---|---|
| Lungime totală | 152 mm | 120 mm |
| Lățimea umerilor | 25 mm | 25 mm |
| Lățimea secțiunilor înguste | 13 mm | 10 mm |
| Grosimea | 10–15 mm | 10–15 mm |
| Lungimea ecartamentului marcată | 25–50 mm | Până la 40 mm |
Dimensiunile se referă la geometria de tăiere specificată și la cerințele de pregătire a probelor. Laboratoarele ar trebui să consulte desenul oficial al standardului pentru profilul complet al tăietorului, razele și toleranțele.
Calitatea tăierii și direcția de eșantionare
Marginile specimenului trebuie să fie netede și fără daune vizibile.
O unealtă de tăiere tocită poate comprima spuma sau poate produce mici rupturi de-a lungul secțiunii înguste. Aceste defecte pot crea concentrații locale de tensiune și pot determina ruperea prematură a probei.
Orientarea celulei poate afecta, de asemenea, comportamentul la tracțiune.
Acolo unde există o orientare celulară predominantă, ISO 1798 specifică direcția de eșantionare relativă la acea orientare. Dacă orientarea necesară nu poate fi atinsă, direcția efectivă trebuie raportată.
Pentru testarea comparativă, probele trebuie pregătite constant de la un lot de material la
altul.Condiționarea înainte de testare
Conform procedurii standard, materialele nu sunt testate în general decât la cel puțin 72 de ore după fabricație, sub rezerva excepțiilor specificate în ISO 1798.
Înainte de testare, probele sau materialul din care sunt tăiate sunt de obicei condiționate pentru cel puțin 16 ore într-una dintre următoarele atmosfere:
-
23 ± 2°C și 50 ± 5% umiditate relativă
-
27 ± 2°C și 65 ± 5% umiditate relativă
ISO 1798 prevede, de asemenea, prevederi specifice pentru aplicații anterioare de testare și control al calității. Aceste excepții nu ar trebui tratate ca procedura implicită.
Testul în sine trebuie efectuat în aceleași condiții de temperatură și umiditate folosite pentru condiționare.
Sursa: ISO 1798:2008, Clauzele 5.1–5.4 și 6.4.
Cum să efectuezi un test de tracțiune cu spumă ISO 1798
Un test fiabil începe cu proba și metoda de măsurare necesară, nu doar prin apăsarea butonului de pornire.
Pasul 1 — Pregătește și inspectează probele
Pregătește probele de tip 1 sau 1A folosind unealta de tăiere corespunzătoare.
Verificați defectele vizibile, marginile neregulate și daunele cauzate în timpul îndepărtării probelor.
Pregătește suficiente probe pentru a obține numărul necesar de rezultate valide. Conform procedurii normale ISO 1798, testarea continuă până când se obțin cinci întreruperi satisfăcătoare în lungimea ecartamentului, cu excepția cazului în care se convenește altfel.
Pasul 2 — Măsoară grosimea și marchează lungimea ecartamentului
După condiționare, se determină grosimea probei conform standardului și metodei de măsurare dimensională referențiate.
ISO 1798 necesită măsurători ale grosimii în cinci locații distribuite uniform în zona materialului relevantă, cu limite specificate de variație.
Marcați lungimea originală a ecartamentului folosind două linii de referință.
Distanța dintre aceste linii trebuie determinată cu precizie deoarece este folosită pentru a calcula alungirea la ruptură.
Pasul 3 — Montează proba în mânere
Poziționați proba simetric astfel încât forța de tracțiune să fie distribuită cât mai uniform posibil pe secțiunea sa transversală.
Mânerele trebuie să prevină alunecarea fără a deteriora spuma.
Evitați răsucirea specimenului sau crearea unei tensiuni inegale între cele două părți.
Standardul permite o preîncărcare limitată, dar aceasta trebuie aplicată conform procedurii specificate și luată în considerare la stabilirea referinței de măsurare a alungirii.
Pasul 4 — Setează viteza testului
Setează mașina la rata necesară de separare a maxilarului:
500 ± 50 mm/min
Confirmă că configurația echipamentului selectată poate menține viteza necesară în condițiile de testare intenționate.
Pasul 5 — Extinde proba până la ruptură
Începe testul și înregistrează forța maximă de tracțiune.
Determinați lungimea calibrului imediat înainte de rupere folosind o metodă de măsurare care să îndeplinească cerințele aplicabile.
Observați proba în timpul testării, mai ales pentru alunecări vizibile, deformări anormale sau cedare în apropierea prinderilor.
Pasul 6 — Verifică validitatea rezultatului
Un eșantion care se rupe în afara lungimii de ecartament definite trebuie respins conform procedurii ISO 1798.
Continuați testarea până când se obține numărul necesar de rezultate satisfăcătoare.
Nu acceptați automat fiecare curbă de forță doar pentru că mașina a înregistrat o forță maximă.
Pasul 7 — Calculează și raportează rezultatele
Calculați rezistența la tracțiune și alungirea la rupere pentru fiecare probă validă.
Pentru raportul standard de testare, ISO 1798 specifică cerințe de raportare care includ rezistența mediană la tracțiune și rezultatele mediane ale alungirii la rupere, împreună cu materiale relevante, probă și informații despre starea testului.
Dacă clienții au nevoie și de medii, abateri standard sau curbe individuale de forță-extensie, acestea pot fi incluse ca informații suplimentare.
Sursa: ISO 1798:2008, Clauzele 6–8.
Erori comune la testarea spumei la tracțiune și cum să le identifici
Testarea la tracțiune cu spumă flexibilă poate produce rezultate inconsistente chiar și atunci când mașina de testare funcționează normal.
Următoarele probleme ar trebui investigate înainte de a atribui rezultate neașteptate materialului în sine.
Alunecare a specimenului
Dacă mânerele nu fixează spuma în siguranță, proba se poate mișca în timpul încărcării.
Aceasta poate distorsiona relația măsurată dintre forță și extensie, în special atunci când mișcarea mașinii este folosită ca parte a măsurării alungirii.
Ce trebuie verificat: suprafețele prinderii, presiunea de prindere, poziționarea probei și orice mișcare vizibilă la limitele prinderii.
Creșterea forței de strângere nu este întotdeauna soluția corectă, deoarece presiunea excesivă poate deteriora materialul.
Rupere prematură lângă mânere
Cedarea în apropierea regiunii de prindere poate indica concentrare localizată a tensiunii, încărcări inegale sau deteriorări cauzate de suprafețele prinderii.
Ce trebuie verificat: Alinierea prinderii, zona de contact, marginile maxilarului, starea probei și aranjamentul de prindere.
Conform ISO 1798, un exemplar care se rupe în afara lungimii marcate nu este acceptat ca rezultat satisfăcător.
Măsurare incorectă a alungirii
Mișcarea capului transversal al mașinii nu este neapărat egală cu schimbarea lungimii de ecartament marcată a probei.
Mișcarea prinderii, alunecarea probei și flexibilitatea mașinii pot influența relația dintre aceste măsurători.
ISO 1798 cere ca lungimile de ecartament relevante să fie măsurate în limitele specificate de precizie. Se pot folosi extensometre mecanice sau optice acolo unde este cazul, cu condiția să îndeplinească cerințele aplicabile.
Metoda de măsurare trebuie selectată conform standardului, alungirii sperate a spumei și caracteristicilor fizice ale probei.
Variație excesivă între exemplare
Diferențe mari între rezultate pot apărea din cauza grosimii probei, calitatea tăierii, orientarea celulei, condiționarea sau configurarea instalațiilor.
O secvență practică de depanare este:
-
Inspectați marginile probei și locațiile fracturilor.
-
Verifică dimensiunile probei și direcția de eșantionare.
-
Confirmă alinierea prinderii și caută alunecare.
-
Verifică condiționarea și viteza de testare.
-
Revizuiește măsurătorile forței și alungirii.
Doar după ce acești factori au fost evaluați ar trebui interpretată variația în principal ca proprietate materială.
Cum să alegi o mașină de testare a tracțiunii cu spumă
Un tester de tracțiune adecvat din spumă trebuie să asigure viteza necesară de testare și măsurători fiabile ale forței, respectând totodată cerințele de prindere și extindere ale probei.
Selectează celula de sarcină în jurul forței așteptate
Probele flexibile din spumă produc adesea forțe de tracțiune relativ scăzute.
Selectarea unei mașini doar după capacitatea sa maximă de sarcină poate lăsa forța efectivă de testare în afara celui mai adecvat interval de măsurare.
Celula de sarcină selectată ar trebui să asigure o acuratețe adecvată față de forțele așteptate în timpul testului.
Pentru ISO 1798:2008, sistemul de măsurare a forțelor trebuie să respecte clasa de precizie ISO 7500-1 specificată pe intervalul de încărcare folosit.
Confirmă viteza necesară
ISO 1798 folosește o rată nominală de separare a maxilarelor de 500 mm/min.
Viteza maximă nominală a mașinii trebuie verificată împreună cu configurația sa efectivă și condițiile de funcționare necesare.
Alege mânere pentru probele moi și comprimibile
Mânerele trebuie să fixeze proba fără a provoca deteriorare sau compresie excesivă.
Mânerele mecanice sau pneumatice pot fi luate în considerare în funcție de geometria probei și caracteristicile materialului.
Designul adecvat al mânerului trebuie confirmat folosind specimenul de spumă ori de câte ori este posibil.
Verifică cursa și măsurarea alungirii disponibile
Spuma flexibilă se poate extinde substanțial înainte de a se rupe.
Mașina trebuie să asigure o cursă utilizabilă suficientă după montarea mânerelor.
Sistemul de măsurare a alungirii trebuie, de asemenea, să țină cont de deformarea așteptată, îndeplinind în același timp cerințele aplicabile de acuratețe.
Aceste considerente ar trebui evaluate împreună, în loc să trateze lungimea cursei și intervalul de măsurare ca specificații nelegate.
>ITM-LAB RS-8010A pentru Testarea Tracțiunii cu Spumă Flexibilă
ITM-LAB RS-8010A este o mașină universală de testare controlată de servo pentru aplicații mecanice de testare cu forță redusă.
Configurațiile sale de încărcare disponibile și intervalul de viteză de testare îl fac candidat pentru testarea de tracțiune a spumei flexibile, sub rezerva verificării celulei de sarcină selectate, a prizelor, a metodei de măsurare a alungirii și a configurației complete de testare.
Specificații relevante ale echipamentului
| Parametru | RS-8010A |
|---|---|
| Tip de echipament | Mașină universală de testare controlată de servo |
| Capacitățile de forță disponibile | 50 N–5 kN |
| Specificație de acuratețe | ±0,25%, sub rezerva intervalului de măsurare verificat |
| Interval de viteză de testare | 0,001–500 mm/min |
| Configurații ale cursei | 650 / 1000 mm |
| Mânere de tracțiune din spumă | Selectat în funcție de exemplar |
| Măsurarea alungirii | Configurația ce urmează a fi confirmată pentru metoda de testare |
Viteza nominală de testare a ISO 1798 se încadrează în intervalul de viteză RS-8010A menționat.
Totuși, specificațiile mașinii singure nu stabilesc conformitatea completă cu ISO 1798. Sistemul de măsurare a forței, aranjamentul instalațiilor, performanța vitezei de testare și metoda de măsurare a alungirii trebuie verificate pentru configurația propusă.
Exemplu: Configurarea unui sistem pentru spumă PU flexibilă
Luați în considerare un laborator care trebuie să testeze spumă poliuretană flexibilă folosind ISO 1798:2008.
Înainte de a recomanda o configurație a mașinii, următoarele întrebări trebuie răspunse:
Ce probă va fi testată?
Confirmă Tipul 1 sau Tipul 1A, grosimea, direcția de eșantionare și comportamentul așteptat al materialului.
Ce forță de tracțiune este așteptată?
Folosiți datele disponibile despre materiale sau informațiile preliminare de testare pentru a selecta o celulă de sarcină potrivită.
Cum va fi prins exemplarul?
Revizuiți grosimea probei, compresibilitatea și cerințele de contact pentru a minimiza alunecările și deteriorările.
Câtă extindere este așteptată?
Verifică cursa utilizabilă a mașinii și determină cum va fi măsurată lungimea calibrului înainte de ruptură.
Ce documentație este necesară?
Confirmă ediția standard, cerințele de calibrare, formatul raportului de test și orice criterii de acceptare specifice clientului.
Acesta este un exemplu al procesului de selecție a echipamentului, nu un raport al unui test finalizat de client.
Obiectivul este să definim mai întâi cerințele de testare și apoi să configurăm mașina în consecință.
Întrebări frecvente
La ce folosește ISO 1798?
ISO 1798 specifică o metodă de testare la tracțiune pentru determinarea rezistenței la tracțiune și alungirii la rupere a materialelor polimerice celulare flexibile, inclusiv spumele flexibile de poliuretan potrivite.
Care este viteza de testare la tracțiune pentru ISO 1798?
ISO 1798:2008 specifică o rată de separare a maxilarelor de 500 ± 50 mm/min.
Câte specimene sunt necesare pentru ISO 1798?
Dacă nu se convenește altfel, trebuie testate suficiente probe pentru a obține cinci rezultate satisfăcătoare în care ruperea apare în lungimea de ecartament marcat.
Poate o mașină universală de testare să efectueze testarea ISO 1798?
Da, cu condiția ca configurația completă a mașinii să îndeplinească cerințele aplicabile pentru măsurarea forței, viteza de testare, prinderea, extensia probei și măsurarea alungirii.
Este ISO 1798 același cu ASTM D3574 Test E?
Nu. Ambele abordează proprietățile de tracțiune ale spumei flexibile, dar cerințele lor tehnice diferă. Rezultatele obținute folosind cele două metode nu trebuie considerate direct interschimbabile.
Configurează-ți sistemul de testare a tracțiunii cu spumă cu ITM-LAB
Testarea fiabilă a spumei depinde de interacțiunea dintre probă, mânere, celulă de sarcină, mișcarea mașinii și metoda de măsurare a alungirii.
Pentru aplicațiile ISO 1798, alegerea echipamentului potrivit începe cu cerințele de testare, nu cu capacitatea maximă a mașinii.
ITM-LAB poate analiza materialul flexibil de spumă, dimensiunile probei, forța de tracțiune așteptată și procedura de testare necesară pentru a ajuta la identificarea unei configurații RS-8010A potrivite.
Plănuiești un proiect de testare a spumei flexibile la tracțiune?
Trimiteți-ne fotografia sau desenul probei, standardul aplicabil, intervalul de forțe așteptat și cerințele de măsurare a elungirii.
Echipa noastră poate analiza configurația propusă a mașinii și a corpurilor de iluminat înainte de a desemna oferta.
