ASTM D638: プラスチック引張試験の決定版ガイド

ASTM D638 は、強化プラスチックおよび非強化プラスチックの引張特性を決定するための最も一般的な試験規格です。プラスチックの使用量がかつてないほど増加しているため、メーカーが材料の機械的強度を適切に測定できることが重要です。このガイドは、必要な機器、ソフトウェア、サンプルの概要を含め、ASTM D638 プラスチック引張試験の基本要素を紹介するように設計されています。ただし、ASTM D638 試験の実施を計画している人は、このガイドを完全な規格を読む代わりとして考慮すべきではありません。

ASTM D638 は、サンプル試験片に引張力を加え、応力下で試験片のさまざまな特性を測定することによって実行されます。この試験は、万能試験機 (引張試験機とも呼ばれます) を使用して、試験片が破壊 (降伏または破断) するまで 1 ～ 500 mm/min の範囲の引張速度で実施されます。 ASTM D638 ではさまざまな引張特性が測定されますが、最も一般的なものは次のとおりです。
引張強さ – プラスチックが降伏する（回復不能に伸びる）か破損する前にプラスチックに加えられる力の量。
引張弾性率 – 応力に応じて材料が降伏する前にどの程度変形 (伸長) できるか。弾性率は材料の剛性の測定値です。
伸び – 破断後のゲージ長さの増加を元のゲージ長さで割ったもの。伸びが大きいほど延性が高いことを示します。
ポアソン比 - 材料がどれだけ伸ばされるか、そして伸長プロセス中にどれだけ薄くなるかの関係の測定値。

さまざまな種類のプラスチックにはさまざまな試験方法があります。 ASTM D638 は、厚さ 1.00 mm ～ 14 mm の硬質プラスチック サンプルにのみ適用されます。サンプルが厚さ 1.00 mm 未満のシートまたはフィルムの場合は、ASTM D882 に準拠してテストする必要があります。 ASTM D638 は ISO 527-2 と同様の結果を提供しますが、試験片のサイズと試験要件が異なるため、技術的に同等とはみなされません。一部の大手多国籍メーカーは ASTM D638 と ISO 527-2 の両方をテストしていますが、当社の顧客のほとんどは、地理的な場所に基づいてどちらかの規格を優先しています。北米のメーカーは通常、ASTM D638 に準拠してテストを行いますが、ヨーロッパとアジアのメーカーは主に ISO 527-2 に準拠してテストします。中国の顧客は ASTM D638 と ISO 527-2 を同等にテストします。

ASTM D638 では、試験片の厚さと利用可能な材料の量に応じてサイズが異なる 5 つの許容試験片タイプがあります。最も一般的に使用されるのはタイプ I の試験片で、厚さは 3.2 mm で、通常は射出成形によって作成されます。タイプ I の試験片は全長 165 mm、幅 13 mm、標点距離 50 mm です。平らな試験片は通常、「ドッグボーン」または「ダンベル」形状に成型、打ち抜き、または機械加工されます。これにより、クランプ領域ではなく試験片の中心で破断が確実に発生します。 ASTM D638 では、平らな試験片に加えて、剛性のチューブとロッドの試験も可能ですが、これらの両方をドッグボーン形状に機械加工する必要があります。材料が限られている場合、多くの研究室はタイプ IV またはタイプ V の標本を使用します。タイプ IV 試験片に必要な寸法は、ASTM D412 ダイカット C に必要な寸法と同じです。つまり、同じダイカットを使用できます。タイプ V の試験片は最も小さく、ゲージ長はわずか 0.3 インチです。

すべての試験片は、ASTM D5947 に従って試験前に測定する必要があります。最も一般的なマイクロメーターは、これらの測定の実行に適しています。試験システムで力の測定値だけでなく応力の測定値を表示するには、応力 = 力 / 断面積 (これは Psi、Pa、kPa、GPa などの単位で表示されます) であるため、オペレーターは試験片の断面積 (または厚さと幅) を入力するように求められます。
ダイカットまたは機械加工されたサンプルは個別に測定する必要がありますが、射出成形試験片を使用するオペレーターは、サンプル ロット内の変動が 1% 未満であることが証明されていれば、サンプル ロットから 1 つのサンプルを測定するだけで済みます。射出成形試験片は完全な正方形ではなく抜き勾配を付けて製造されることが多いため、試験片を測定する際にはこれを考慮する必要があります。幅の測定は必ず抜き勾配の中心で行ってください。
Bluehill Universal の自動試料測定装置機能を使用すると、オペレータは最大 2 台のマイクロメータまたは測定装置をコンピュータに接続し、データをソフトウェアに直接入力できます。これにより、入力エラーの可能性がなくなり、効率が向上します。