柔軟なポリウレタンフォームは自動車の座席、マットレス、家具、工業用クッション材に使用されています。これらの材料は変形を目的に設計されていますが、製造、組み立て、サービス中の引張力にも耐えなければなりません。
引張特性の測定は必ずしも単純ではありません。試料の切断が不十分、過度な握力、または誤った伸縮測定は、材料の実際の引張挙動が確立される前に結果に影響を与えることがあります。
ISO 1798:2008は、柔軟な細胞高分子材料の引張強度および断裂時伸長を決定する方法を規定しています。 この方法は、準備された試料を制御された速度で伸ばして破裂させる方法を使用します。
このガイドでは、主要な試験要件、試料の準備方法、試験手順、よくある誤差、そして適切なフォーム引張試験機の選び方を解説します。
ISO 1798試験要件を一目でご覧ください
ISO 1798:2008は、適切な柔軟なポリウレタンフォームを含む柔軟なセルラーポリマー材料を対象としています。
この試験では、引張強度と断裂時の伸長という2つの材料特性が判定されます。
| テスト方法 | 引張試験から試料破裂まで |
| 標本タイプ | タイプ1またはタイプ1Aダンベル標本 |
| 標本の厚さ | 10–15 mm |
| テスト速度 | 500 ± 50 mm/min |
| 力の測定 | ISO 7500-1:2004に基づくクラス0.5またはクラス1、使用されたロード範囲内 |
| 有効な結果 | 通常、標本は標識長内で5点の破損 | が認められます
| 標準コンディショニング | 指定された温度・湿度のいずれかの大気圧下で少なくとも16時間 |
| テスト結果 |
適用される標準版および顧客固有のテスト要件はテスト前に確認しておくべきです。
出典:ISO 1798:2008、第4–7条。以下の標準および技術参考文献を参照してください。
ISO 1798は何を測定するのか?
引張強度
引張強度は、フォーム試料が元の断面積に対して持続する最大引張力を表します。
結果は、記録された最大力と試料の初期断面積を用いて計算されます。
引張強度(kPa)=最大力(N)×1,000/元の断面積(mm²)
例えば、試料の初期断面積が130 mm²で最大力が20 Nに達した場合:
引張強度 = 20 × 1,000 / 130 = 153.8 kPa
これは実際のテスト結果ではなく、説明的な計算です。
引張強度は、フォームの配合比較、生産一貫性の監視、材料の破損調査に役立ちます。
折れ時の伸長
破断時の伸長は、試料が破裂する直前に定義されたゲージ長が増加する程度を測定します。
折れ時伸長(%) = [(折れ時ゲージ長 − 元のゲージ長) / 元のゲージ長] × 100
試料の初期ゲージ長が40mmで、破裂直前に120mmに達する場合、破断時の計算伸長は200%となります。
フォームは引張強度が比較的低い場合がありますが、それでも割れる前にかなり伸びます。
このため、引張強度と折断時の伸長を同時に評価すべきです。
どのフォーム材料が検査対象ですか?
典型的な用途には、以下で使用される柔軟なポリウレタンフォームがあります:
-
自動車用シートと室内クッション
-
マットレスと張り張り家具
-
柔軟な包装と保護クッション
-
産業用フォーム部品
-
その他の柔軟なセルラーポリマー製品
ISO 1798は硬質セルラープラスチックや固体ゴムに自動的に適用されるべきではありません。これらの材料は、剛性セルラープラスチックのISO 1926や加硫および熱可塑性ゴムのISO 37など、他の試験方法を必要とする場合があります。
ISO 1798試料:形状、調製および調整
試料準備は、柔軟なフォーム引張試験における大きな変動の要因です。
固体プラスチックの試料とは異なり、柔軟なフォームは切断、取り扱い、グリップの際に圧縮されたり損傷したりすることがあります。試料の縁に沿った小さな欠損が早期破壊の原因となることがあります。
タイプ1およびタイプ1A標本
ISO 1798:2008は、2つのダンベル型試料構成を規定しています。
| 寸法 | タイプ1 | タイプ1A |
|---|---|---|
| 全長 | 152mm | 120mm |
| 肩幅 | 25mm | 25mm |
| 狭断面幅 | 13mm | 10mm |
| 厚さ | 10〜15mm | 10〜15mm |
| 標識軌長 | 25〜50mm | 最大40mmまで |
寸法は指定された切削形状および試料準備の要件を示しています。検査機関はカッターの完全なプロファイル、半径、公差については公式の標準図面を参照すべきです。
切断品質とサンプリング方向
標本の縁は滑らかで目に見える損傷がない必要があります。
鈍い切断工具はフォームを圧縮したり、狭い部分に小さな裂け目を作ったりします。これらの欠陥は局所的な応力濃度を生み出し、試料を早期に破損させる原因となります。
細胞の向きも引張挙動に影響を与えることがあります。
主要な細胞配向が存在する場合、ISO 1798はその配向に対するサンプリング方向を指定しています。必要な方向が達成できない場合は、実際の方向を報告しなければなりません。
比較試験のためには、試料は一貫して材料のバッチごとに準備されるべきです。
テスト前のコンディショニング
標準手順では、ISO 1798で定められた例外を除き、製造後少なくとも72時間以内に材料が試験されるのが一般
的です。試験前に、試料または切断された材料は通常、以下のいずれかの大気圧で少なくとも16時間
調整されます。-
気温
23±2°C、相対湿度50±5%
です -
27±2°C、相対湿度65±5%
です
ISO 1798はまた、以前の試験および品質管理の適用に関する具体的な規定も提供しています。これらの例外はデフォルトの手続きとして扱うべきではありません。
試験自体は、調整に用いられる温度と湿度の条件で行うべきです。
出典:ISO 1798:2008、第5.1–5.4条および6.4条。
ISO 1798フォーム引張試験の実施方法
信頼できる検査は、単にスタートボタンを押すだけでなく、試料と必要な測定方法から始まります。
ステップ1 — 標本の準備と検査
適切な切断工具を使ってタイプ1またはタイプ1Aの試料を準備してください。
目に見える欠陥、不規則な縁、標本除去時の損傷がないか確認してください。
必要な数の有効な結果を得るために十分な標本を準備してください。通常のISO 1798手順では、別途合意がない限り、ゲージ長内で満足のいく5箇所の切れ目が得られるまで試験が継続されます。
ステップ2 — 厚さを測り、ゲージの長さをマークする
調整後、標準および基準寸法測定法に従って試料の厚さを決定します。
ISO 1798では、該当材料領域内の5か所で均等に分布した厚さ測定を行い、変動の制限を定めています。
元のゲージ長を2本の基準線でマークします。
これらの線間の距離は正確に測定しなければなりません。なぜなら、これは折れ時の伸長を計算するために使われるからです。
ステップ3 — 標本をグリップに取り付ける
試料を対称的に配置し、断面全体に引張力ができるだけ均一に分布するようにします。
グリップはフォームを傷つけずに滑りないようにしなければなりません。
試料をねじったり、両側の間に不均一な張力を生じさせないようにしましょう。
規格では限定的な予積荷を許容しますが、これは指定された手順に従って適用し、伸長測定基準を設定する際に考慮されるべきです。
ステップ4 — テスト速度を設定する
機械を必要な顎の分離率に設定します:
500±50 mm/分
選択した機器構成が、意図された試験条件下で必要な速度を維持できることを確認する。
ステップ5 — 試料を破裂まで伸ば
すテストを開始し、最大引張力を記録します。
断裂直前に、該当する要件を満たす測定方法を用いてゲージ長を決定してください。
試験中は特にグリップ付近の滑り、異常変形、破損
がないか観察してください。ステップ6 — 結果の有効性を確認する
定められたゲージ長を超えた試料はISO 1798の手続きで拒否されなければなりません。
必要な数の満足のいく結果が得られるまで検査を続けてください。
機械が最大力を記録したからといって、すべての力曲線を自動的に受け入れてはいけません。
ステップ7 — 結果を計算し報告する
有効な試料ごとに引張強度と折断時の伸長を計算します。
標準試験報告書において、ISO 1798は中央値引張強度および中央値伸長断裂結果、関連する材料、試料、試験条件情報を含む報告要件を規定しています。
顧客が平均、標準偏差、または個々の力の拡大曲線も必要としている場合は、補助情報として含めることができます。
出典:ISO 1798:2008、第6–8条。
一般的なフォーム引張試験の誤りとその見分け
方柔軟なフォーム引張試験は、試験機が正常に動作していても結果が一貫性に欠けることがあります。
予期せぬ結果を材料自体に帰属させる前に、以下の問題点を調査する必要があります。
標本の滑り
グリップがフォームをしっかり保持できていない場合、試料が積み込む際に動くことがあります。
これにより、特に機械の動きが伸長測定の一部として用いられる場合、力と伸縮の測定関係が歪むことがあります。
確認すべき点:グリップ面、クランプ圧力、試料の位置、グリップ境界での目に見える動き。
クランプ力を上げることが必ずしも正しい解決策とは限りません。過度の圧力は材料を損傷させる恐れがあります。
グリップ付近の早期破損
グリップ領域付近の破損は局所的な応力集中、不均一な荷重、またはグリップ面からの損傷を示す可能性があります。
確認すべき点:グリップのアライメント、接触面積、顎の縁、標本の状態、クランプの配置。
ISO 1798の下では、標示されたゲージの長さを外れた試料は満足のいく結果として認められません。
誤った伸長測定
機械のクロスヘッドの動きは、必ずしも試料の標示されたゲージ長の変化と一致しません。
グリップの動き、試料の滑り、機械の順性はこれらの測定値の関係に影響を与えることがあります。
ISO 1798では、該当するゲージ長を指定された精度範囲内で測定することが求められています。機械式または光学式伸長計は、適用される要件を満たしていれば、必要に応じて使用できます。
測定方法は、標準、フォームの期待される伸長、試料の物理的特性に基づいて選択されるべきです。
標本間の過度な変異
結果間の大きな差は、試料の厚さ、切削品質、セルの向き、調整、治具の設置などによって生じることがあります。
実用的なトラブルシューティングの手順は以下の通りです:
-
試料の縁や割れ方
を調べてください。 -
試料の寸法と採取方向を確認してください。
-
グリップのアライメントを確認すると、滑りがないか確認しましょう。
-
コンディショニングと速度のテストを確認してください。
-
力と伸縮の測定を確認しましょう。
これらの要因が評価された後にのみ、その変動は主に物質的性質として解釈されるべきです。
フォーム引張試験機の選び方
適切なフォーム引張試験機は、必要な試験速度と信頼性の高い力の測定を提供しつつ、試料のグリップおよび伸縮要件にも対応しなければなりません。
予想される力の周りにロードセルを選択します
柔軟なフォーム試料は比較的低い引張力を発生させることが多いです。
最大積載能力だけで機械を選ぶと、実際の試験力が最も適切な測定範囲外になることがあります。
選択されたロードセルは、試験中に期待される力に対して適切な精度を提供すべきです。
ISO 1798:2008では、力測定システムは使用される荷重範囲で指定されたISO 7500-1の精度クラスを満たす必要があります。
必要な速度を確認する
ISO 1798は標準的な顎分離率500 mm/minを使用しています。
機械の定格最高速度は、実際の構成および必要な運転条件を合わせて確認する必要があります。
柔らかく圧縮可能な標本用のグリップを選ぶ
グリップは損傷や過度な圧縮を生じさせずに試料を固定しなければなりません。
機械式グリップか空気圧式グリップか、試料の形状や材料特性に応じて検討されることがあります。
適切なグリップ設計は可能な限り実際のフォーム試料を使って確認すべきです。
利用可能なトラベルと伸長の測定を確認してください
柔軟なフォームは破裂前にかなり伸びることがあります。
グリップを取り付けた後、機械は十分な使用可能な走行を提供しなければなりません。
伸長測定システムは、適用される精度要件を満たしつつ、予想される変形にも対応しなければなりません。
これらの考慮事項は、ストローク長や測定範囲を無関係な仕様として扱うのではなく、一緒に評価されるべきです。
ITM-LAB RS-8010A for Flexible Foam Tensile Testing
ITM-LAB RS-8010Aは、低力機械試験用途向けのサーボ制御のユニバーサル試験機です。
利用可能な荷重構成と試験速度範囲により、選択したロードセル、グリップ、伸長測定方法、完全な試験セットアップの検証を条件に、柔軟なフォーム引張試験の候補となります。
関連機器仕様
| パラメータ | RS-8010A |
|---|---|
| 装備の種類 | サーボ制御の普遍試験機 |
| 利用可能な戦力容量 | 50 N–5 kN |
| 精度仕様 | ±0.25%、検証済みの測定範囲により | ます
| テスト速度範囲 | 0.001–500 mm/分 |
| ストローク構成 | 650 / 1000 mm |
| フォーム引張グリップ | 標本に基づいて選ばれました |
| 伸長測定 | 試験方法の設定は確定予定 | です
ISO 1798の標準試験速度は、記載されているRS-8010Aの速度範囲内にあります。
しかし、機械仕様だけではISO 1798への完全な準拠を証明することはできません。力測定システム、治具配置、試験速度性能、伸縮測定方法は提案された構成に対して検証されなければなりません。
例:フレキシブルPUフォームのシステムの構成
ISO1798:2008で柔軟なポリウレタンフォームの試験を行う検査室を考えてみてください。
機械構成を推奨する前に、以下の質問に答えるべきです。
どの標本が検査されますか?
タイプ1またはタイプ1A、厚さ、サンプリング方向、予想される材料挙動を確認する。
どのくらいの引張力が期待されますか?
利用可能な材料データや予備試験情報を活用して適切なロードセルを選択してください。
標本はどのように掴むのでしょうか?
試料の厚さ、圧縮性、グリップ接触要件を確認し、滑りや損傷を最小限に抑えましょう。
くらいの延長が予想されますか?
使用可能な機械の移動距離を確認し、破裂前にゲージの長さをどのように測定するかを判断してください。
どのような書類が必要ですか?
標準版、校正要件、テストレポートのフォーマット、顧客特有の受入基準を確認する。
これは機器選定プロセスの一例であり、完了した顧客テストの報告書ではありません。
目的はまずテスト要件を定義し、それに応じて機械を構成することです。
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よくある質問
ISO 1798は何に使われているのですか?
ISO 1798は、適切なフレキシブルポリマーフォームを含む柔軟なセルラーポリマー材料の引張強度および断裂時伸長を決定する引張試験方法を規定しています。
ISO 1798の引張試験速度はどのくらいですか?
ISO 1798:2008では、顎分離率は500 ± 50 mm/minと規定されています。
ISO 1798には何本の試料が必要ですか?
特に合意がない限り、標示されたゲージ長内で破裂が起こる満足のいく5つの結果を得るために十分な試料を試験しなければなりません。
ユニバーサルテストマシンはISO 1798のテストを実施できますか?
はい、完全な機械構成が力の測定、試験速度、グリップ、試料の延長、伸縮測定の要件
を満たしている場合に限ります。ISO 1798はASTM D3574テストEと同じですか?
いいえ。両者ともフレキシブルフォームの引張特性を扱っていますが、技術的要件は異なります。この2つの方法で得られた結果は、直接的に交換可能であるとは限りません。
ITM-LABでフォーム引張試験システムを構成
信頼性の高いフォーム引張試験は、試料、グリップ、荷重セル、機械の動き、伸長測定方法の相互作用に依存します。
ISO 1798の適用においては、適切な機器の選択は機械の最大容量ではなく、試験要件から始まります。
ITM-LABは、柔軟なフォーム材料、試料寸法、予想引張力、必要な試験手順を確認し、適切なRS-8010A構成の特定を支援します。
柔軟なフォームの引張試験プロジェクトを計画していますか?
試料の写真や図面、適用される規格、予想される力の範囲、伸長測定要件をお送りください。
見積もり前に、提案された機械と備品の構成を当社のチームが確認いたします。
