ISO 6603 塑料——硬质塑料穿刺冲击性能的测定

国际标准化组织（ISO）发布的“ISO 6603 塑料 - 硬质塑料穿刺冲击性能的测定”标准由以下几个同名子章节组成：

• 标准“ISO 6603-1 第 1 部分：非工具冲击试验”描述了在特定条件下测定刚性塑料扁平试样（例如圆盘或方形试样）穿刺冲击性能的方法。试样可以直接模制、从片材上切割或取自成品。该标准定义了不同的试样类型和试验条件。

这些落箭法用于研究塑料片材或模具在垂直于试样平面的冲击作用下的行为。如果仅需基于大量试样的冲击断裂能量阈值来表征塑料的冲击行为，则可采用此标准。如果需要记录在标称恒定冲击速度下的力-位移或力-时间曲线图以详细表征冲击行为，则应采用 ISO 6603-2 标准。

这些测试方法适用于厚度在 1 mm 至 4 mm 之间的样品。对于厚度小于 1 mm 的样品，建议优先使用 ISO 7765 标准。如果设备合适，也可以测试厚度大于 4 mm 的样品，但此类测试超出 ISO 6603-1 和 ISO 6603-2 标准的范围。

这些方法适用于以下类型的材料：

• 刚性热塑性成型和挤出材料，包括填充、未填充和增强化合物和片材。
• 刚性热固性成型和挤出材料，包括填充和增强化合物、片材和层压板。
• 含有单向或非单向增强材料的纤维增强热固性和热塑性复合材料（例如，毡、机织物、机织粗纱、短切纱、组合和混合增强材料、粗纱、研磨纤维和由预浸渍材料制成的片材）。

这些方法也适用于成品、层压板以及由挤压或铸造板材制成的模制或机加工样品。

只有当样品制备条件、尺寸、表面以及测试条件完全相同时，测试结果才具有可比性。尤其需要注意的是，不同厚度样品的测试结果无法直接比较。要全面评估材料对冲击应力的响应，需要测定不同材料变量（例如结晶度和含水量）下，冲击速度和温度对材料响应的影响。

无法通过此测试直接预测成品的冲击性能，但可以取成品样品使用这些方法进行测试。

原则上，测定合适尺寸试样的抗冲击性能的方法是：用涂有润滑剂的加重冲击头从已知高度垂直落下，冲击试样中心。冲击头垂直于试样表面进行冲击。有两种方法可以调节冲击瞬间的能量：一是保持冲击高度不变，改变冲击头的质量；二是保持冲击头质量不变，改变冲击高度。

可变高度过程与速度相关，根据材料的应变速率不同，可能会观察到不同的结果。本文给出了两种统计检验方法：

• 方法 A：阶梯法（个人）（首选）。
• 方法 B：分组法（可选）。
• 标准“ISO 6603-2 第 2 部分：仪器化冲击试验”描述了一种试验方法，用于测定刚性塑料扁平试样的穿刺冲击特性，该方法使用测量力和挠度的仪器。当需要记录标称恒定冲击速度下的力-挠度或力-时间曲线图，以便详细表征冲击行为时，该方法适用。

该测试方法适用于厚度在 1 毫米至 4 毫米之间的样品。该方法适用于以下类型的材料：

• 刚性热塑性成型和挤出材料，包括填充、未填充和增强化合物和片材。
• 刚性热固性成型和挤出材料，包括填充和增强化合物、片材和层压板。
• 含有单向或多向增强材料的纤维增强热固性和热塑性复合材料、毡、机织物、机织粗纱、剪纱、组合和混合增强材料、粗纱、研磨纤维以及由预浸渍材料制成的片材。

该方法也适用于成品、层压板、挤出或浇铸板材的模制或加工样品。

只有当样品制备条件、尺寸、表面和测试条件完全相同时，测试结果才具有可比性。尤其需要注意的是，不同厚度样品的测试结果无法直接比较。通过测定冲击速度和温度与材料不同变量（例如结晶度和含水量）之间的关系，可以全面评估材料对冲击应力的响应。

本试验无法直接预测成品的冲击性能，但可采用此方法对成品样品进行测试。本方法获得的试验数据不适用于设计计算。然而，通过测试在不同温度、冲击速度、厚度和条件下制备的样品，可以获得材料典型性能的信息。

本标准的目的并非对力-挠度图上每一点发生的机制进行解释。此类解释是科学研究的任务。

原则上，使用涂有润滑剂的冲击钻头，以大致均匀的速度垂直于试样表面，从试样中心穿刺。所得的力-挠度或力-时间曲线图以电子方式记录。试验过程中，试样（最好）保持固定位置。

从这些测试中获得的力-挠度图记录了样品的冲击行为，从而可以推断材料行为的各种特征。

ISO 6603 标准是全球公认的标准，用于衡量硬质塑料抵抗高速穿刺和撕裂的性能。这种冲击损伤是夏比冲击试验或艾氏冲击试验等传统试验无法准确评估的。这些标准之所以重要，原因如下：

• 它模拟了现实世界中的各种失效模式：大量塑料部件被刺穿和破损（例如，石子击中汽车保险杠、工具掉落在电池托盘上、膝盖撞击车门内饰板）。该标准直接复制了这种多轴高速刺穿。
• 对于安全关键部件至关重要：广泛应用于汽车行业（车内安全、行人保护、电动汽车电池保护）、头盔、防护设备和医疗器械外壳，在这些领域，抗穿透性可以防止伤害或泄漏。
• 它区分了韧性和脆性行为：仪器化版本显示完整的力-挠度曲线，揭示了材料在第一次裂纹后是吸收能量（韧性=更安全）还是立即断裂（脆性）。
• 它能够进行公平的材料比较：它采用固定的冲击器几何形状（20 毫米半球形尖端）、压缩和速度（约 4,4 米/秒），因此可以直接比较来自世界各地任何实验室的 PC、ABS、PP、PA、复合材料等的结果。
• 主要由原始设备制造商规范要求：汽车制造商、消费品品牌和监管机构经常在需要性能证明的情况下强制要求防刺性能。
• 它指导材料选择和零件设计：设计人员利用这些标准数据来选择更硬的牌号、优化加强筋/厚度，或从脆性配方转向延展性配方（例如，通过添加冲击改性剂）。
• 它弥合了实验室测试与现实情况之间的差距：它提供了现场故障与缺口冲击试验之间更好的相关性，特别是对于平面或略微弯曲的零件（热成型托盘、外壳、面板）。

总之，ISO 6603 标准是表征硬质塑料高速穿刺冲击性能的最重要标准之一。它通过结合简单的落锤试验和高度精密的仪器测试，为工程师提供了可靠且可比较的数据，用于了解塑料在模拟真实事故或误用条件下的抗穿刺性能和能量吸收能力。

多年来，凭借我们经验丰富的专业团队，我们始终关注客户需求，提供先进的测试服务，并协助客户建立、实施和改进管理体系。在此框架下，我们还根据“ISO 6603 塑料——硬质塑料穿刺冲击性能测定”标准，为企业提供测试服务。