ISO 178 塑膠-彎曲性能的測定

國際標準化組織 (ISO) 制定的「ISO 178 塑膠 - 彎曲性能測定」標準描述了一種在規定條件下測定硬質和半硬塑膠彎曲性能的方法。此標準定義了優選的測試樣品，並包含可在適當情況下使用的替代樣品尺寸的參數。該標準還增加了一系列測試速度。

此方法用於研究試件的彎曲行為，並確定在規定條件下的彎曲強度、彎曲模量以及其他彎曲應力或應變關係。此方法適用於在跨中施加載荷的自由支撐梁（三點載荷試驗）。

此方法適用於以下範圍的材料：

• 熱塑性成型、擠壓和鑄造材料以及硬質熱塑性片材，包括填充和增強化合物以及未填充類型
• 熱固性成型材料和熱固性板材，包括填充和增強化合物。

根據 ISO 10350-1 和 ISO 10350-2，本標準適用於加工前纖維長度不超過 7,5 毫米的纖維增強複合材料。 ISO 14125 適用於纖維長度至少為 7,5 毫米的長纖維增強材料（層壓板）。

所述方法不適用於硬質泡沫材料或含有泡沫材料的夾層結構。在這種情況下，可以使用 ISO 1209-1 和 ISO 1209-2 標準。四點彎曲試驗適用於某些類型的紡織纖維增強塑膠。此方法在 ISO 14125 標準中有描述。

此方法使用從標準多用途試樣 (ISO 20753) 的中心部分加工而成的試樣進行測試，該試樣可以模製成指定尺寸，也可以從成品或半成品（如模製品、層壓板或擠出或鑄造板材）加工而成。此方法規定了試樣的首選尺寸。對不同尺寸的試樣或在不同條件下製備的試樣進行的測試可能會產生不可比較的結果。其他因素，例如測試速度和樣品調節，也可能影響結果。特別是對於注塑成型的半結晶聚合物，取向表面層的厚度（取決於成型條件）也會影響彎曲性能。此方法不適用於確定設計參數，但可用於材料測試和作為品質控制測試。

原則上，將矩形截面試件置於兩個支座上，透過作用於支座中點的載入邊緣使試件發生撓曲。試件在中間開口處以恆定速率撓曲，直到試件外表面發生斷裂或達到5%的最大應變（以先發生者為準）。在此過程中，測量施加於試件的力和試件在中間開口處的撓度。

該標準描述了兩種方法。方法A在整個測試過程中採用1%/min的應變速率。方法B使用兩種不同的應變速率：1%/min用於確定彎曲模量，5%/min或50%/min（取決於材料的延展性）用於確定彎曲應力-應變曲線的剩餘部分。

上述指定的應變速率應理解為標稱速率。標稱試驗速率使用標準中提供的公式計算。最合適的機器設定可從標準提供的表格中選擇。

對於表現出非線性應力或應變行為的材料，彎曲性能僅為標稱值。給出的公式是在假設線性彈性行為的情況下推導出來的，並且適用於撓度小於試樣厚度的情況。對於優選試樣，其尺寸為 80 毫米 x 10 毫米 x 4 毫米，常規彎曲應變為 3,5%，跨度與厚度之比為 16，撓度為 1,5 小時。與非常柔軟且延展性極佳的材料相比，彎曲測試更適用於斷裂時撓度較小的硬脆材料。

試驗機必須符合 ISO 7500-1 和 ISO 9513 標準及其中概述的要求。此外，試驗機必須能夠維持表中規定的試驗速度。

ISO 178 標準之所以被認為重要，原因如下：

• 確定基本機械性能：提供塑膠的定量測量：
  • 抗彎強度：材料在彎曲過程中斷裂時的應力。
  • 彎曲模量：材料在彎曲時的剛度。
  • 彎曲應變：斷裂前的變形。

這些對於工程設計、材料選擇和品質控制都很重要。

• 確保跨行業一致性：使用這樣的標準化測試可確保：
  • 製造商、工程師和買家講同一種語言。
  • 結果具有全球可比性，提高了透明度和信任度。
• 它指導產品設計：彎曲模量較高的材料更硬，更耐彎曲。該標準在這些領域至關重要，設計師使用 ISO 178 標準的數據來選擇符合性能要求的塑膠。
  • 汽車部件
  • 建築構件
  • 消費性電子產品外殼
• 支援品質保證和研發：此標準用於：
  • 產品開發：測試原型和新塑膠配方。
  • 品質保證：驗證每個生產批次是否符合規格。
  • 故障分析：了解塑膠零件破裂的方式和原因。

因此，ISO 178 標準對於評估塑膠的彎曲行為至關重要，使其成為塑膠材料測試、設計驗證和工業品質控制的基本要素。

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