ISO 6603 塑膠－硬質塑膠穿刺衝擊性能的測定

國際標準化組織（ISO）發布的「ISO 6603 塑膠 - 硬質塑膠穿刺衝擊性能的測定」標準由以下幾個同名子章節組成：

• 標準「ISO 6603-1 第 1 部分：非工具衝擊試驗」描述了在特定條件下測定剛性塑膠扁平試樣（例如圓盤或方形試樣）穿刺衝擊性能的方法。試樣可以直接模製、從片材切割或取自成品。此標準定義了不同的試樣類型和試驗條件。

這些落箭法用於研究塑膠片材或模具在垂直於試樣平面的衝擊作用下的行為。如果僅需基於大量試樣的衝擊斷裂能量閾值來表徵塑膠的衝擊行為，則可採用此標準。如果需要記錄在標稱恆定衝擊速度下的力-位移或力-時間曲線圖以詳細表徵衝擊行為，則應採用 ISO 6603-2 標準。

這些測試方法適用於厚度在 1 mm 至 4 mm 之間的樣品。對於厚度小於 1 mm 的樣品，建議優先使用 ISO 7765 標準。如果設備合適，也可以測試厚度大於 4 mm 的樣品，但此類測試超出 ISO 6603-1 和 ISO 6603-2 標準的範圍。

這些方法適用於以下類型的材料：

• 剛性熱塑性成型和擠出材料，包括填充、未填充和增強化合物和片材。
• 剛性熱固性成型和擠出材料，包括填充和增強化合物、片材和層壓板。
• 含有單向或非單向增強材料的纖維增強熱固性和熱塑性複合材料（例如，氈、機織物、機織粗紗、短切紗、組合和混合增強材料、粗紗、研磨纖維和由預浸漬材料製成的片材）。

這些方法也適用於成品、層壓板以及由擠壓或鑄造板材製成的模製或機械加工樣品。

只有當樣品製備條件、尺寸、表面以及測試條件完全相同時，測試結果才具有可比性。尤其要注意的是，不同厚度樣品的測試結果無法直接比較。要全面評估材料對衝擊應力的反應，需要測定不同材料變數（例如結晶度和含水量）下，衝擊速度和溫度對材料反應的影響。

無法透過此測試直接預測成品的衝擊性能，但可以取成品樣品使用這些方法進行測試。

原則上，測定適當尺寸試樣的抗衝擊性能的方法是：用塗有潤滑劑的加重衝擊頭從已知高度垂直落下，衝擊試樣中心。衝擊頭垂直於試樣表面進行衝擊。有兩種方法可以調節衝擊瞬間的能量：一是保持衝擊高度不變，改變衝擊頭的質量；二是保持衝擊頭質量不變，改變衝擊高度。

可變高度過程與速度相關，根據材料的應變速率不同，可能會觀察到不同的結果。本文給出了兩種統計檢定方法：

• 方法 A：階梯法（個人）（首選）。
• 方法 B：分組法（可選）。
• 標準「ISO 6603-2 第 2 部分：儀器化衝擊試驗」描述了一種試驗方法，用於測定剛性塑膠扁平試樣的穿刺衝擊特性，該方法使用測量力和撓度的儀器。當需要記錄標稱恆定衝擊速度下的力-撓度或力-時間曲線圖，以便詳細表徵衝擊行為時，此方法適用。

此測試方法適用於厚度在 1 毫米至 4 毫米之間的樣品。此方法適用於以下類型的材料：

• 剛性熱塑性成型和擠出材料，包括填充、未填充和增強化合物和片材。
• 剛性熱固性成型和擠出材料，包括填充和增強化合物、片材和層壓板。
• 含有單向或多向增強材料的纖維增強熱固性和熱塑性複合材料、氈、機織物、機織粗紗、剪紗、組合和混合增強材料、粗紗、研磨纖維以及由預浸漬材料製成的片材。

此方法也適用於成品、層壓板、擠出或澆鑄板材的模製或加工樣品。

只有當樣品製備條件、尺寸、表面和測試條件完全相同時，測試結果才具有可比性。尤其要注意的是，不同厚度樣品的測試結果無法直接比較。透過測定衝擊速度和溫度與材料不同變數（例如結晶度和含水量）之間的關係，可以全面評估材料對衝擊應力的反應。

本試驗無法直接預測成品的衝擊性能，但可採用此方法對成品樣品進行測試。本方法所獲得的試驗數據不適用於設計計算。然而，透過測試在不同溫度、衝擊速度、厚度和條件下製備的樣品，可以獲得材料典型性能的資訊。

本標準的目的並非對力-撓度圖上每一點發生的機制進行解釋。此類解釋是科學研究的任務。

原則上，使用塗有潤滑劑的衝擊鑽頭，以大致均勻的速度垂直於試樣表面，從試樣中心穿刺。所得的力-撓度或力-時間曲線圖以電子方式記錄。試驗過程中，試樣（最好）保持固定位置。

從這些測試中獲得的力-撓度圖記錄了樣品的衝擊行為，從而可以推斷材料行為的各種特徵。

ISO 6603 標準是全球公認的標準，用於衡量硬塑膠抵抗高速穿刺和撕裂的性能。這種衝擊損傷是夏比衝擊試驗或艾氏衝擊試驗等傳統試驗無法準確評估的。這些標準之所以重要，原因如下：

• 它模擬了現實世界中的各種失效模式：大量塑膠零件被刺穿和破損（例如，石子擊中汽車保險桿、工具掉落在電池托盤上、膝蓋撞擊車門內裝板）。該標準直接複製了這種多軸高速刺穿。
• 對於安全關鍵部件至關重要：廣泛應用於汽車行業（車內安全、行人保護、電動車電池保護）、頭盔、防護設備和醫療器械外殼，在這些領域，抗穿透性可以防止傷害或洩漏。
• 它區分了韌性和脆性行為：儀器化版本顯示完整的力-撓度曲線，揭示了材料在第一次裂縫後是吸收能量（韌性=更安全）還是立即斷裂（脆性）。
• 它能夠進行公平的材料比較：它採用固定的衝擊器幾何形狀（20 毫米半球形尖端）、壓縮和速度（約 4,4 公尺/秒），因此可以直接比較來自世界各地任何實驗室的 PC、ABS、PP、PA、複合材料等的結果。
• 主要由原始設備製造商規範要求：汽車製造商、消費品品牌和監管機構經常強制要求提供防刺性能證明。
• 它指導材料選擇和零件設計：設計人員利用這些標準數據來選擇更硬的牌號、優化加強筋/厚度，或從脆性配方轉向延展性配方（例如，透過添加衝擊改質劑）。
• 它彌合了實驗室測試與現實情況之間的差距：它提供了現場故障與缺口衝擊測試之間更好的相關性，特別是對於平面或略微彎曲的零件（熱成型托盤、外殼、面板）。

總之，ISO 6603 標準是表徵硬塑膠高速穿刺衝擊性能最重要的標準之一。它透過結合簡單的落錘試驗和高度精密的儀器測試，為工程師提供了可靠且可比較的數據，用於了解塑膠在模擬真實事故或誤用條件下的抗穿刺性能和能量吸收能力。

多年來，憑藉我們經驗豐富的專業團隊，我們始終專注於客戶需求，提供先進的測試服務，並協助客戶建立、實施和改進管理系統。在此框架下，我們也根據「ISO 6603 塑膠－硬質塑膠穿刺衝擊性能測定」標準，為企業提供測試服務。