2つの剛性フォーム試料は圧縮時に2.5 kNに達します。
最初のものは0.25 MPaで報告されます。2つ目は1.00 MPaで報告されています。
一見すると計算ミスのように見えます。そうでないかもしれません。
最初の試料の荷重面が100 × 100 mm、2番目の試料が50× 50 mmの場合、荷重セルは計算される圧縮応力の4倍の差をつけるのに、まったく同じ力を測定できます。
これはASTM D1621圧縮試験について考えるのに有用な方法です。
機械は力と排気量を測定します。工学的結果は、その測定値が特定の剛性セルラープラスチックの部品に何を意味するかに依存します。
Area matters.元の高さは重要です。ロード方向が重要です。圧縮曲線の形状も重要です。
そして多くの固体材料とは異なり、剛性フォームは必ずしも便利な故障ピークを報告できるわけではありません。
ASTM D1621-16(2023)は、特に膨張プラスチックを中心とした剛性細胞材料の圧縮特性を扱っています。この手法は荷重変形データを用いて圧縮応力、最大荷重時の圧縮強度、有効弾性率などの圧縮特性を決定します。
テストエンジニアにとって有用な質問は単純ではありません:
機械はどれくらいの力をかけられるのか?
それは:
システムはこのフォームが圧縮下で実際に何をしているか測定できますか?
ASTM D1621は何を測定しているのか?
リジッドフォームは単なる低密度の固体プラスチックのバージョンではありません。
その機械的応答は細胞構造、すなわちポリマーの壁とストラットが空隙空間を囲む構造から来ています。圧縮下で、その細胞は変形し、曲がり、押しつぶされ、最終的には詰め込まれます。
従来の固体工学用プラスチックとはかなり異なる応答が得られます。
ASTM D1621はこの挙動を特徴づけるために制御圧縮を使用しています。材料応答や必要な結果に応じて、試験は圧縮応力、圧縮強度、変形、荷重変形応答、有効弾性率に関する情報を提供します。
重要な点は、これらの特性は力、試料寸法、変形の関係から来るということであり、力だけではありません。
力は圧縮応力ではありません
仮定 剛性PUフォーム試料が以下に到達するとします:
2,400 N
その読み込み面の測定値:
100 × 100 mm
したがって、読み込み領域は次のようになります:
10,000 mm²
対応する応力は次の通りです:
2,400 / 10,000 = 0.24 MPa
次に、 の面がロードされたより小さい試料を取る:
50 × 50 mm
もその試料が2,400 Nに達した場合:
2,400 / 2,500 = 0.96 MPa
Same force.
計算された応力の4倍。
この区別は特にテストマシンを指定する際に重要です。予想圧縮応力が0.6 MPaと示された材料データシートでは、試験が1 kN、6 kN、または20 kNのいずれかを必要としているかはまだ示されていません。
まだ読み込み済みの領域が必要です。
予備機械サイズ化:
Expected Force ≈ Expected Stress × Load Area
例えば、0.6MPaの材料が100 × 100mmの面で試験された場合、次のように示されます:
0.6 N/mm² × 10,000 mm² = 6,000 N
またはおおよそ:
6 kN
この数値はASTMの名称単独よりも機器選定にはるかに有用です。
曲線は必ずしも便利なピークを示してくれるわけではありません
ここでリジッドフォーム圧縮試験がより興味深いものになります。
一部の材料は圧縮応答において認識可能な最大値を生じます。
Others do not.
代わりに、この曲線は進行的なセルラー崩壊を経て、オペレーターが期待するような明確な早期ピークを生じない場合があります。
これが実用的な問題を生み出します。
以下を中心に構築されたソフトウェアテンプレート:
最大力を → 面積で割る → 報告力
フォームが期待範囲で意味のある最大値を出さないまではうまく機能します。
答えは、単にソフトウェアが必要だからといって画面上の最も高い数字を選ぶことではありません。
報告された特性は、ASTM D1621によって定められた観測された材料応答の評価に従う必要があります。
したがって、まずは結果ボックスだけでなく、全体の圧縮曲線を確認するのが良いステップです。
フォームの中で何が起こるのか?
細胞構造を見ると曲線の形がより理解できます。
積み込む前はフォームの体積の多くが空洞空間です。
試験の初期段階では、セル壁と支柱が荷重を支え、変形し始めます。圧縮が強まると、座屈、破砕、または断裂が細胞ネットワーク内に広がる可能性があります。
これにより、比較的大きな変形が起こりながらも、密度の高い固体ポリマーに期待されるような比例的な応力増加が起こる領域を作り出すことができます。
圧縮を続けると利用可能なセルラースペースは徐々に小さくなります。
最終的に材料は密度化に入ります。
この段階では、プラテンのさらなる動きがすでに圧縮された材料をさらに強く結合させます。見かけの剛性は急速に上昇するため、フォーム圧縮曲線の端が急に上向きに曲がることがあります。
その急勾配が必ずしも有用な材料強度ポイントを示すわけではありません。
これは単に細胞構造が圧縮の段階に入ったことを意味するかもしれません。
同じフォーム、異なる装填方向
あるサプライヤーが圧縮強度を報告しています 0.62 MPa。
あなたの入ってくる検査では 0.48 MPa.
どちらかの研究所に質問する前に、一つ確認してください:
標本の向きはどうなっていたのか?
剛性フォームは異方的になり得ます。
製造および拡張の過程で細胞構造が好ましい方向を形成することがあります。セルはすべての向きで機械的に同一であるのではなく、上昇方向に沿って伸びることがあります。
では同じパネルから2つの標本を取ります。
Press方向に平行に1つ圧縮します。
別の向きでテスト。
Same material.名目上の密度は同じです。同じ機械です。
しかしセルの構造は異なる負荷で負荷されるため、圧縮応答は変わることがあります。
サプライヤーの資格認定や定期的なQCのために、試料の向きは試料の寸法と並行して管理する必要があります。
そうでなければ、実際の材料異方性は機械の再現性の低さやサプライヤー間の不一致のように見えることがあります。
Two Dimensions, two Different Errors
剛性フォーム圧縮において、試料寸法は単なる試験報告書の情報ではありません。
彼らは直接計算に参加します。
そして幅や長さの誤りは高さの誤りとは異なる影響を与えます。
Loaded Area Changes Stress
測定された力が次のと仮定します:
3,000 N
そして実際の読み込みエリアは以下の通りです:
100 × 100 = 10,000 mm²
計算された応力は次の通りです:
0.30 MPa
9,000 mm²という誤った面積を入力した場合、同じ測定力は次のようになります:
0.333 MPa
機械的には何も変わりませんでした。
ロードセルは依然として3,000Nを測定しました。
次元入力が差を生み出しました。
元の高さが変形参照を変える
ここで、実際の元の高さが次の試料を考えます:
50.0 mm
圧縮は以下の通りです:
5.0 mm
公称圧縮は次の通りです:
5 / 50 × 100 = 10.0%
元の高さが誤って45.0 mmと入力されている場合:
5 / 45 × 100 = 11.1%
再び機械はまったく同じ動きを行った。
参照次元のみが変更されました。
しかし報告された変形は10.0%へと移動しました。
これは定義された変形で結果を評価する場合に重要です。
単純なテストでも機械的セットアップが悪いことがあります
Foam block.上部プラテン。下部プラテン。圧迫。
機械的にはASTM D1621は一見シンプルに見えます。
そのシンプルさがセットアップの問題を隠してしまうことがあります。
平行な面、中心に位置した試料、正しく整列したプラテンにより、荷重は試料面全体で制御された形で発生します。
上部プラテンを少し傾けると、片方のエッジが先に接触します。
試料を中心からずらして配置すると圧縮条件が偏心になります。
荷重が低い試料を使用すると、全面が荷重を運ぶ前に局所的な圧縮が始まる可能性があります。
ソフトウェアは滑らかに見える曲線を表示することがあります。
これは試料が均一な圧縮を受けたという意味ではありません。
圧縮曲線がおかしいと感じるとき
奇妙な曲線はフォームが不良であることをすぐに証明するものではありません。
曲線の形はどこを調査すべきかを教えてくれることが多いです。
もし最初で力が異常に速く上昇した場合は、初期接触条件を確認してください。予期せぬ予備負荷、不均一な試料表面、片側のプラテン接触を注意してください。
曲線が予想よりノイズが多い場合は、電気的ノイズを先に想定しないでください。細胞構造は徐々に砕けたり破砕したりすることがあり、それらの出来事が力の信号として現れることがあります。それでも、試料が動いたかどうか、力の測定範囲が適切かどうかを確認してください。
もし再現試料の差異が予想以上であれば、UTMの枠を超えて検討してください。試料密度、切断場所、荷重方向、実際の寸法、表面状態、条件、可視細胞構造を比較します。
もし片側がもう片方より先に崩壊した場合は、試料の中心化、表面平行性、材料の向きを点検してください。
圧縮された試料はグラフと同じくらい有用であることが多い。
曲線は 何かが起きたときに教えてくれます。
この標本は why.
クロスヘッドの動きは必ずしも正確な試料変形ではない
ユニバーサルテストマシンは、動くクロスヘッドがどれだけ移動したかを知っています。
これはフォームがまったく同じ量短くなるという意味ではありません。
クロスヘッドの動きには、機械のコンプライアンス、治具の変形、プラテンの取り付け、その他の荷重トレイン部分からの小さな影響が含まれます。
ルーチンテストの場合、該当手順で指定された変位方法が十分であることもあります。
変形や弾性率の精度が特に重要な場合は、変位チャネルが実際に測定するものを確認してから、正確な試料ひずみとして扱う必要があります。
この区別は現在の国際的な硬質フォーム試験にも反映されています。ISO 844:2026は変形を決定する方法によって手順を区別しています。
ASTM D1621の作業における実用的な教訓はわかりやすいです:
変位測定が何を意味するかを知ってください。
ASTM D1621圧縮試験を実行中
まずは材料や顧客仕様から始め、ASTMの指定がすべてのセットアップの質問に答えると仮定しないでください。
試料準備、寸法、調整、向き、報告に関する要件は、該当する製品仕様によって定義される場合があります。
試料を準備し、応力および変形計算に必要な寸法を記録します。フォームに製造方向や上昇方向が既知の場合は、テスト前に特定してください。
荷重面を点検し、適切な圧縮プラテンの間に試料を中央に置きます。
必要な初期接触条件を確立し、圧縮試験を実行しながら完全な力-変位応答
を記録します。テスト終了後、すぐに試料を破棄しないでください。
見てみて。
圧縮はかなり均一でしたか?
一方が先に崩れたのか?
platensの間でずれましたか?
物理的試料は曲線が示すものと一致しているか?
その後、ASTM D1621および該当材料仕様に従って必要な圧縮特性を評価します。
これはUTMをブラックボックスとして扱い、自動的に「圧縮強度」値を生成するよりも信頼性が高いです。
ASTM D1621 vs ASTM D695
両方の規格は圧縮を含みますが、対象となる材料構造は異なります。
| Test Consideration | ASTM D1621 | ASTM D695 |
|---|---|---|
| Material focus | Rigid cellular plastics | Rigid plastics |
| Structure | Cellular / foam | 固体ポリマー |
| 典型的な挙動 | Cell deformation and delapse | バルク材料圧縮 |
| 典型的な標本 | Foam block | Solid plastic specie |
| Main concern | セルラー圧縮応答 | 固体プラスチック圧縮特性 |
剛性のあるPUフォームとソリッドエンジニアリングプラスチックはどちらも手に持ったまま硬く感じるかもしれません。
だからといって機械的に同等とは言えません。
もし固体剛性プラスチックをテストする場合は、ASTM D695の方がより適切かもしれません。
剛性セルラープラスチックの場合、ASTM D1621を評価すべきです。
この区別は、ASTM D1621の記事とASTM D695圧縮試験ガイドとの間に有用な内部リンクパスを生み出します。
ASTM D1621 vs ISO 844
ISO 844は剛性セルラープラスチックの圧縮特性も扱っています。
これらの手法は密接に関連する応用を扱っていますが、検査室は結果が自動的に交換可能であると想定せず、顧客が指定した標準と版に従うべきです。
現在のISO版はISO 844:2026です。
要件にASTM D1621と記載されている場合は実行し、ASTM D1621を報告してください。ISO 844と記載されている場合は、指定されたISO手順に合わせてテストを設定してください。
同じユニバーサルテストマシンでも正しく設定されていれば両方をサポートすることがあります。
どれくらいの機械容量が必要ですか?
機械選択は期待される材料反応と試料面積から始まります。
Suppose:
期待最大応力=0.8 MPa
そして標本の面は次のようになります:
100 × 100 mm
読み込み領域は:
10,000 mm²
Since
1 MPa = 1 N/mm²
推定最大力は:
0.8 × 10,000 = 8,000 N
or:
8 kN
これで機械選択の議論には有用な出発点があります。
しかし容量だけでは不十分です。
試験システムには適切な力測定範囲、試料に十分な圧縮プレート、十分な垂直試験スペース、必要な変形のための十分な移動、そして適切な排気量とソフトウェア構成が必要です。
機械は十分な力容量を持っていても、テストに不十分に適合していない場合もあります。
動作例:100 × 100 × 50 mm リジッドPUフォーム
以下の要件を持つQCラボを考えます:
材料:リジッドポリウレタンフォーム
ASTM D1621
試料:100 × 100 × 50 mm
Expected Stress: 0.2–0.8 MPa
Loading Direction: Parallel to rise
テストボリューム:50個/日
必要な出力:圧縮性質 + 完全曲線
読み込みエリアは:
100 × 100 = 10,000 mm²
0.2 MPa:
F = 0.2 × 10,000 = 2,000 N
At 0.8 MPa:
F = 0.8 × 10,000 = 8,000 N
したがって、期待される作業領域はおおよその通りです:
2–8 kN
今度は試料のサイズのみを変更します。
読み込まれた面が次のようになります:
200 × 200 mm
その領域は次のようになります:
40,000 mm²
同じ0.8 MPaで:
F = 0.8 × 40,000 = 32,000 N
or:
32 kN
材料は4倍の強度にはなりませんでした。
ロード面積は4倍に拡大しました。
このため、試料寸法を機械の容量が確定する前に知っておくべきです。
RS-8000のリジッドフォーム圧縮設定
計算された力が有用な測定範囲内にある用途の場合、ITM-LAB RS-8000 Universal Testing Machineは10–50 kNを提供しますより大きな試料や高力剛性フォーム圧縮試験のための構成。
上記の例では、実際のアプリケーションを中心に構成が検討されます:
2–8 kN 予想作業力、100×100 mmの荷重面、初期高さ50 mm、必要な圧縮移動、プラテン寸法、試験スペース、排気量測定、試験体積。
数百ニュートンしか生産しない、はるかに小型の低密度フォーム試料は別の用途です。その場合、より低い力のシステムがより適切な測定範囲を提供するかもしれません。
容量の数が大きくても必ずしもより良いテストシステムとは限りません。
ASTM D1621 RFQには何を送るべきですか?
お問い合わせ前に機械全体の構成を知る必要はありません。
標本情報の方が有用です。
| Requirement | What to Send |
|---|---|
| Material | PU / PIR / EPS / XPS / PVC foam / その他 |
| Specimen size | L × W × H |
| Loading direction | Rise / transverse / other |
| Expected stress | kPa または MPa(知っている場合) |
| Expected force | N または kN(知られている場合) |
| Test volume | Specimens/day |
| Required results | 強度 / 応力 変形 / 係数 / 曲線 |
| Standard | ASTM D1621 / カスタマーメソッド |
| Supporting information | 図面/写真/前回報告 |
予想される力が不明で圧縮応力や試料寸法が分かっている場合、おおよその工作力は次のように推定できます:
Force ≈ Stress × Loaded Area
いずれも利用できない場合は、材料データシート、試料図面、過去の試験報告書、またはサンプル情報を送ってください。
FAQ
ASTM D1621は何を測定しているのか?
ASTM D1621は、特に膨張プラスチックを用いた剛性細胞材の圧縮特性を扱っています。材料応答や必要な評価に応じて、試験は圧縮応力、圧縮強度、変形挙動、荷重変形データ、有効弾性率を提供できます。
現在のASTM登録はASTM D1621-16(2023)です。
剛性フォームの圧縮応力はどのように計算されるのか?
基本的な応力レベルで:
圧縮応力=力 / 元の荷重面積
例えば:
3,000 N / 10,000 mm² = 0.30 MPa
報告された特性に用いられる特定のポイントはASTM D1621および適用される材料仕様に従うべきです。
フォームに明確な最大負荷が表示されていない場合は?
人工的にピークを作ってはいけません。
一部の剛性フォームは認識可能な最大値を生み出しますが、他のフォームは同じ明確なピークを持たずに進行性の細胞崩壊を通過します。曲線はASTM D1621で求められる手順に従って評価し、完全な試験中に記録された最大力を自動的に報告するのではなく。
なぜ荷重方向が剛性フォーム圧縮結果に影響を与えるのか?
セルラー構造は膨張や製造時に方向性を持つことがあります。
上昇方向に平行に装填すると、同じパネルから両方の試料が出ても別の方向への負荷と異なる応答が生じる可能性があります。
ASTM D1621とASTM D695の違いは何ですか?
ASTM D1621は、剛性ポリマーフォームなどの剛性セルラー材料向けに設計されています。ASTM D695は剛性プラスチックの圧縮特性を扱っています。
フォームの細胞構造は固体ポリマーとは異なる圧縮力学を生み出します。
ASTM D1621に必要な機械容量はどのくらいですか?
ASTM D1621の機械容量は存在しません。
Start by estimating:
荷重面積≈予想される圧縮応力×
次に、力測定範囲、試料寸法、プラテンサイズ、試験スペース、必要な移動距離、排気量測定、ソフトウェア要件を検証します。
フォームから始めて、機械からではなく
ASTM D1621は機械的にシンプルに見えます。剛性のあるフォーム試料を2つのプラテンの間に挟み圧縮します。
測定はその説明よりも要求が高いです。
負荷面積は力を応力に変換します。元の高さが変形の基準を示します。細胞の向きは反応を変えることがあります。プラテン接触は荷重の入り方に影響を与えます。そして曲線は、フォームが最大に達しているのか、徐々に崩壊しているのか、それとも密度が高まっているのかを示しています。
機器選択の場合は、以下から始めてください:
材料→ 試料 L × W × H →荷重方向 → 予想応力→ 期待力
次にロードセル、プラテン、試験スペース、移動距離、排気量の測定値を決定します。
より大きな試料や高力の剛性フォーム用途の場合、the ITM-LAB RS-8000, 10–50 kNで、これらの要件に合わせて設定可能です。
フォーム材料、試料寸法、荷重方向、予想される圧縮応力または力を送ってください。予想される力が不明な場合は、試料図、材料データシート、または過去の試験報告書で構成の議論を始めることができます。
