La schiuma poliuretanica flessibile è utilizzata nei sedili automobilistici, nei materassi, nei mobili e nell'imbottitura industriale. Questi materiali sono progettati per deformarsi, ma devono anche resistere alle forze di trazione durante la produzione, l'assemblaggio e il servizio.
Misurare le loro proprietà di trazione non è sempre semplice. Un campione tagliato male, una pressione di presa eccessiva o una misurazione di allungamento errata possono influenzare il risultato prima che il comportamento effettivo di trazione del materiale sia stato stabilito.
La ISO 1798:2008 specifica un metodo per determinare la resistenza alla trazione e l'allungamento alla rottura di materiali polimerici cellulari flessibili. Il metodo utilizza un campione preparato esteso a una velocità controllata fino alla rottura.
Questa guida copre i requisiti chiave per il test, la preparazione del campione, la procedura di prova, gli errori comuni e come selezionare una macchina adatta per il test in schiuma a trazione.
Requisiti di test ISO 1798 in breve
La ISO 1798:2008 è destinata a materiali polimerici cellulari flessibili, incluse le schiume poliuretaniche flessibili adeguate.
Il test determina due proprietà del materiale: resistenza alla trazione ed allungamento alla rottura.
| Parametro di test | < style="width: 76.3316%; height: 36.6667px;">ISO 1798:2008 Requisito|
|---|---|
| Metodo di prova | Prova di trazione fino alla rottura del campione |
| Tipo di esemplare | Specimen con manubri di tipo 1 o 1A |
| Spessore del campione | 10–15 mm |
| Velocità di test | 500 ± 50 mm/min |
| Misurazione della forza | Classe 0.5 o Classe 1 secondo ISO 7500-1:2004, sull'intervallo di carico utilizzato |
| Risultati validi | Normalmente cinque esemplari che si rompono entro la lunghezza di gauge segnata |
| Condizionamento standard | Almeno 16 ore sotto una delle atmosfere di temperatura/umidità specificate |
| Risultati del test | Resistenza alla trazione (kPa) ed elongazione alla rottura (%) |
L'edizione standard applicabile e qualsiasi requisito di test specifico per il cliente dovrebbero essere confermati prima del test.
Fonte: ISO 1798:2008, Clausole 4–7. Vedi Norme e Riferimenti Tecnici qui sotto.
Cosa misura la ISO 1798?
Resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione descrive la massima forza di trazione sostenuta da un campione di schiuma rispetto alla sua area di sezione trasversale originale.
Il risultato viene calcolato utilizzando la forza massima registrata e l'area iniziale della sezione trasversale del campione.
Resistenza alla trazione (kPa) = Forza massima (N) × 1.000 / Area della sezione trasversale originale (mm²)
Ad esempio, se un campione ha un'area di sezione trasversale iniziale di 130 mm² e raggiunge una forza massima di 20 N:
Resistenza alla trazione = 20 × 1.000 / 130 = 153,8 kPa
Questo è un calcolo illustrativo, non un vero risultato di test.
La resistenza alla trazione è utile per confrontare formulazioni di schiuma, monitorare la coerenza produttiva e indagare sui guasti dei materiali.
Allungamento durante la pausa
L'allungamento alla rottura misura l'aumento della lunghezza di gauge definita immediatamente prima che il campione si rompa.
Allungamento alla rottura (%) = [(Lunghezza della gauge alla rottura − Lunghezza originale della gauge) / Lunghezza originale della gauge] × 100
Se un campione ha una lunghezza iniziale di gauge di 40 mm e raggiunge 120 mm immediatamente prima della rottura, l'allungamento calcolato alla rottura è del 200%.
Una schiuma può avere una resistenza alla trazione relativamente bassa ma comunque estendersi considerevolmente prima di rompersi.
Per questo motivo, la resistenza alla trazione e l'allungamento alla rottura devono essere valutate insieme.
Quali materiali in schiuma possono essere testati?
Le applicazioni tipiche includono schiuma poliuretanica flessibile utilizzata in:
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Sedute automobilistiche e ammortizzazione interna
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Materassi e mobili imbottiti
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Imballaggio flessibile e ammortizzazione
protettiva -
Componenti industriali in schiuma
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Altri prodotti polimerici cellulari flessibili
La ISO 1798 non dovrebbe essere utilizzata automaticamente per plastiche cellulari rigide o gomma solida. Questi materiali possono richiedere altri metodi di prova, come ISO 1926 per plastiche cellulari rigide o ISO 37 per gomma vulcanizzata e termoplastica.
ISO 1798 Campioni: Forma, Preparazione e Condizionamento
La preparazione del campione è una fonte importante di variazione nei test di trazione in schiuma flessibile.
A differenza dei campioni solidi in plastica, la schiuma flessibile può essere compressa o danneggiata durante il taglio, la maneggevolezza e la presa. Piccoli difetti lungo il bordo del campione possono diventare il luogo di una frattura prematura.
Esemplari di Tipo 1 e Tipo 1A
La ISO 1798:2008 specifica due configurazioni di campioni a forma di manubrio.
| Dimensione | Tipo 1 | Tipo 1A |
|---|---|---|
| Lunghezza complessiva | 152 mm | 120 mm |
| Larghezza delle spalle | 25 mm | 25 mm |
| Larghezza di sezione stretta | 13 mm | 10 mm |
| Spessore | 10–15 mm | 10–15 mm |
| Lunghezza dello scartamento segnato | 25–50 mm | Fino a 40 mm |
Le dimensioni si riferiscono alla geometria di taglio specificata e ai requisiti di preparazione del campione. I laboratori dovrebbero consultare il disegno standard ufficiale per il profilo completo del tagliore, i raggi e le tolleranze.
Qualità del taglio e direzione del campionamento
I bordi del campione devono essere lisci e privi di danni visibili.
Uno strumento da taglio smussato può comprimere la schiuma o produrre piccoli strappi lungo la sezione stretta. Questi difetti possono creare concentrazioni di stress locali e causare la rottura prematura del campione.
L'orientamento della cellula può anche influenzare il comportamento di trazione.
Quando esiste un'orientazione cellulare predominante, ISO 1798 specifica la direzione di campionamento rispetto a quell'orientamento. Se l'orientamento richiesto non può essere raggiunto, la direzione effettiva deve essere riportata.
Per test comparativi, i campioni dovrebbero essere preparati in modo coerente da un lotto di materiale all'altro.
Condizionamento prima del test
Secondo la procedura standard, i materiali generalmente non vengono testati fino ad almeno 72 ore dopo la produzione, salvo le eccezioni specificate nella ISO 1798.
Prima dei test, i campioni o il materiale da cui sono stati tagliati vengono normalmente condizionati per almeno 16 ore in una delle seguenti atmosfere:
-
23 ± 2°C e 50 ± 5% di umidità relativa
-
27 ± 2°C e 65 ± 5% di umidità relativa
La ISO 1798 prevede inoltre disposizioni specifiche per applicazioni di test e controllo qualità precedenti. Queste eccezioni non dovrebbero essere considerate la procedura predefinita.
Il test stesso dovrebbe essere condotto nelle stesse condizioni di temperatura e umidità utilizzate per il condizionamento.
Fonte: ISO 1798:2008, Clausole 5.1–5.4 e 6.4.
Come eseguire un test di trazione in schiuma ISO 1798
Un test affidabile inizia con il campione e il metodo di misura richiesto, non semplicemente premendo il pulsante di avvio.
Passo 1 — Preparare e ispezionare gli esemplari
Prepara i campioni di Tipo 1 o Tipo 1A utilizzando lo strumento da taglio appropriato.
Controlla difetti visibili, bordi irregolari e danni causati durante la rimozione del campione.
Prepara abbastanza campioni per ottenere il numero richiesto di risultati validi. Secondo la procedura normale ISO 1798, i test continuano fino a quando non sono state ottenute cinque rotture soddisfacenti all'interno della lunghezza di scartamento, salvo diversa concordazione.
Passo 2 — Misura lo spessore e segna la lunghezza della misura
Dopo il condizionamento, determinare lo spessore del campione in conformità con lo standard e il metodo di misura dimensionale di riferimento.
La ISO 1798 richiede misurazioni dello spessore in cinque punti distribuiti uniformemente nell'area materiale rilevante, con limiti specificati di variazione.
Segna la lunghezza originale dello scartamento usando due linee di riferimento.
La distanza tra queste linee deve essere determinata con precisione perché viene utilizzata per calcolare l'allungamento alla rottura.
Passo 3 — Installa il campione nelle impugnature
Posizionare il campione in modo simmetrico in modo che la forza di trazione sia distribuita il più uniformemente possibile attraverso la sua sezione trasversale.
Le impugnature devono evitare di scivolare senza danneggiare la schiuma.
Evita di torcere il campione o creare tensioni irregolari tra i due lati.
Lo standard consente un precarico limitato, ma questo deve essere applicato secondo la procedura specificata e considerato nel momento dell'istituzione del riferimento per la misurazione dell'allungamento.
Passo 4 — Imposta la velocità del test
Imposta la macchina al tasso di separazione della mascella richiesto:
500 ± 50 mm/min
Confermare che la configurazione dell'apparecchiatura selezionata possa mantenere la velocità richiesta nelle condizioni di prova previste.
Passo 5 — Estendi il campione fino alla rottura
Inizia il test e registra la forza massima di trazione.
Determinare la lunghezza di calibro immediatamente prima della rottura utilizzando un metodo di misura che soddisfi i requisiti applicabili.
Osserva il campione durante i test, specialmente per eventuali scivolamenti visibili, deformazioni anomale o cedimenti vicino alle impugnature.
Passo 6 — Verifica la validità del risultato
Un campione che si rompe al di fuori della lunghezza di gauge definita deve essere respinto secondo la procedura ISO 1798.
Continuare i test fino a raggiungere il numero richiesto di risultati soddisfacenti.
Non accettare automaticamente ogni curva di forza solo perché la macchina ha registrato una forza massima.
Passo 7 — Calcolare e riportare i risultati
Calcola la resistenza alla trazione e l'allungamento alla rottura per ogni campione valido.
Per il rapporto standard di prova, ISO 1798 specifica requisiti di segnalazione che includono la resistenza mediana alla trazione e i risultati mediani dell'allungamento a rottura, insieme a materiali, campioni e informazioni rilevanti sulle condizioni di test.
Se i clienti richiedono anche medie, deviazioni standard o curve di estensione forza-individuale, queste possono essere incluse come informazioni supplementari.
Fonte: ISO 1798:2008, Clausole 6–8.
Errori comuni nei test di trazione della schiuma e come identificarli
Il test di trazione con schiuma flessibile può produrre risultati incoerenti anche quando la macchina di prova funziona normalmente.
I seguenti problemi dovrebbero essere indagati prima di attribuire risultati inattesi al materiale stesso.
Scivolamento del campione
Se le impugnature non tengono saldamente la schiuma, il campione può muoversi durante il carico.
Questo può distorcere la relazione misurata tra forza ed estensione, soprattutto quando il movimento della macchina viene utilizzato come parte della misurazione dell'allungamento.
Cosa controllare: superfici dell'impugnatura, pressione di serraggio, posizionamento del campione e qualsiasi movimento visibile ai confini dell'impugnatura.
Aumentare la forza di serraggio non è sempre la soluzione corretta perché una pressione eccessiva può danneggiare il materiale.
Rottura prematura vicino alle impugnature
Il cedimento vicino alla zona di presa può indicare concentrazione di stress localizzata, carico irregolare o danni causati dalle superfici dell'impugnatura.
Cosa controllare: allineamento della presa, area di contatto, bordi della mascella, condizioni del campione e configurazione di serratura.
Secondo la ISO 1798, un campione che si rompe al di fuori della lunghezza di misura contrassegnata non è considerato un risultato soddisfacente.
Misurazione errata dell'allungamento
Il movimento della testa trasversale della macchina non corrisponde necessariamente al cambiamento della lunghezza di misura marcata del campione.
Il movimento dell'impugnatura, lo slittamento del campione e la flessibilità della macchina possono influenzare la relazione tra queste misurazioni.
La norma ISO 1798 richiede che le lunghezze di calibro rilevanti vengano misurate entro limiti di precisione specificati. Estensometri meccanici o ottici possono essere utilizzati dove opportuno, purché rispettino i requisiti applicabili.
Il metodo di misura dovrebbe essere selezionato in base allo standard, all'allungamento previsto della schiuma e alle caratteristiche fisiche del campione.
Eccessiva variazione tra esemplari
Grandi differenze tra i risultati possono derivare dallo spessore del campione, dalla qualità del taglio, dall'orientamento della cella, dal condizionamento o dalla configurazione del dispositivo.
Una sequenza pratica di risoluzione dei problemi è:
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Ispezionare i bordi del campione e le posizioni delle fratturazioni.
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Controlla le dimensioni del campione e la direzione del campionamento.
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Confermare l'allineamento della presa e cerca di scivolare.
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Verifica la velocità di condizionamento e test.
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Rivedi le misure di forza ed allungamento.
Solo dopo la valutazione di questi fattori la variazione dovrebbe essere interpretata principalmente come una proprietà materiale.
Come scegliere una macchina per il test della trazione in schiuma
Un tester di trazione in schiuma adeguato deve fornire la velocità di prova richiesta e una misurazione affidabile della forza, rispettando al contempo i requisiti di presa e estensione del campione.
Seleziona la cella di carico attorno alla forza attesa
I campioni in schiuma flessibile spesso producono forze di trazione relativamente basse.
Selezionare una macchina solo in base alla sua massima capacità di carico può lasciare la forza di prova effettiva fuori dal range di misura più appropriato.
La cella di carico selezionata dovrebbe fornire un'accuratezza adeguata rispetto alle forze previste durante il test.
Per ISO 1798:2008, il sistema di misurazione delle forze deve rispettare la classe di precisione specificata ISO 7500-1 sull'intervallo di carico utilizzato.
Conferma la velocità richiesta
LaISO 1798 utilizza una velocità nominale di separazione della mascella di 500 mm/min.
La velocità massima nominale della macchina deve essere controllata insieme alla sua configurazione effettiva e alle condizioni operative richieste.
Scegli le impugnature per campioni morbidi e comprimibili
Le impugnature devono fissare il campione senza causare danni o compressione eccessiva.
Impugnature meccaniche o pneumatiche possono essere considerate a seconda della geometria del campione e delle caratteristiche del materiale.
Il design appropriato dell'impugnatura dovrebbe essere confermato utilizzando il campione di schiuma vero e proprio quando possibile.
Controlla la corsa disponibile e la misurazione dell'allungamento
La schiuma flessibile può estendersi notevolmente prima di rompersi.
La macchina deve fornire una corsa sufficiente e utilizzabile dopo l'installazione delle impugnature.
Il sistema di misurazione dell'allungamento deve anche accogliere la deformazione attesa rispettando i requisiti di accuratezza applicabili.
Queste considerazioni dovrebbero essere valutate insieme, invece di considerare la lunghezza della corsa e l'intervallo di misura come specifiche non correlate.
ITM-LAB RS-8010A per Test di Trazione in Schiuma Flessibile
L'ITM-LAB RS-8010A è una macchina universale di prova a servocomando per applicazioni di test meccanici a bassa forza.
Le sue configurazioni di carico disponibili e la gamma di velocità di prova la rendono candidata per il test di trazione in schiuma flessibile, soggetta alla verifica della cella di carico selezionata, delle impugnature, del metodo di misurazione dell'allungamento e dell'installazione completa del test.
Specifiche delle attrezzature rilevanti
| Parametro | RS-8010A |
|---|---|
| Tipo di equipaggiamento | Macchina universale di prova a controllo servo |
| Capacità di forza disponibili | 50 N–5 kN |
| Specifica di accuratezza | ±0,25%, soggetto all'intervallo di misurazione verificato |
| Intervallo di velocità di prova | 0,001–500 mm/min |
| Configurazioni di corsa | 650 / 1000 mm |
| Impugnature in schiuma a trazione | Selezionato in base al campione |
| Misurazione dell'allungamento | Configurazione da confermare per il metodo di prova |
La velocità nominale di prova della ISO 1798 rientra nell'intervallo di velocità dichiarato RS-8010A.
Tuttavia, le specifiche delle macchine da sole non garantiscono la piena conformità alla ISO 1798. Il sistema di misurazione della forza, la disposizione degli apparecchi, le prestazioni della velocità di prova e il metodo di misurazione dell'allungamento devono essere verificati per la configurazione proposta.
Esempio: Configurazione di un sistema per schiuma PU flessibile
Consideriamo un laboratorio che deve testare la schiuma poliuretanica flessibile utilizzando la norma ISO 1798:2008.
Prima di raccomandare una configurazione della macchina, dovrebbero essere risposte le seguenti domande:
Quale campione verrà testato?
Confermare Tipo 1 o Tipo 1A, spessore, direzione di campionamento e comportamento atteso del materiale.
Quale forza di trazione è attesa?
Utilizzare i dati disponibili sui materiali o le informazioni preliminari per i test per selezionare una cella di carico appropriata.
Come verrà afferrato il campione?
Rivedere lo spessore del campione, la compressibilità e i requisiti di contatto della presa per minimizzare scivolamenti e danni.
Quanta estensione è attesa?
Controlla la corsa utilizzabile della macchina e determina come verrà misurata la lunghezza del calibro prima della rottura.
Quali documenti sono richiesti?
Confermare l'edizione standard, i requisiti di calibrazione, il formato del rapporto di prova e eventuali criteri di accettazione specifici per il cliente.
Questo è un esempio del processo di selezione dell'attrezzatura, non un rapporto di un test completato con il cliente.
L'obiettivo è definire prima i requisiti di test e poi configurare la macchina di conseguenza.
Domande Frequenti
A cosa serve la ISO 1798?
La ISO 1798 specifica un metodo di prova a trazione per determinare la resistenza alla trazione e l'allungamento alla rottura di materiali polimerici cellulari flessibili, incluse le schiume di poliuretano flessibili adeguate.
Qual è la velocità di prova di trazione per ISO 1798?
La ISO 1798:2008 specifica un tasso di separazione delle mascelle di 500 ± 50 mm/min.
Quanti campioni sono necessari per la ISO 1798?
Salvo diversa concordanza, devono essere testati abbastanza campioni per ottenere cinque risultati soddisfacenti in cui la rottura avviene entro la lunghezza di calibro indicata.
Una macchina universale può eseguire test ISO 1798?
Sì, a patto che la configurazione completa della macchina soddisfi i requisiti applicabili per la misurazione della forza, la velocità di prova, l'impugnatura, l'estensione del campione e la misurazione dell'allungamento.
La ISO 1798 è la stessa del test ASTM D3574 E?
No. Entrambi affrontano le proprietà di trazione della schiuma flessibile, ma i loro requisiti tecnici differiscono. I risultati ottenuti con i due metodi non devono essere presumibili direttamente intercambiabili.
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Un test affidabile della trazione in schiuma dipende dall'interazione tra campione, impugnature, cella di carico, movimento della macchina e metodo di misurazione dell'allungamento.
Per le applicazioni ISO 1798, la selezione dell'attrezzatura giusta inizia con i requisiti di prova piuttosto che dalla capacità massima della macchina.
ITM-LAB può esaminare il materiale in schiuma flessibile, le dimensioni del campione, la forza di trazione attesa e la procedura di prova necessaria per aiutare a identificare una configurazione RS-8010A adatta.
Stai pianificando un progetto di prova di trazione in schiuma flessibile?
Inviaci la foto o il disegno del campione, lo standard applicabile, l'intervallo di forza atteso e i requisiti di misurazione dell'allungamento.
Il nostro team può esaminare la configurazione proposta della macchina e del quadro prima del preventivo.
