ASTM D3574 軟質フォーム試験
ASTM D3574 は、密度、引張強度、圧縮および疲労挙動などの物理的および機械的特性に関する試験を含む、柔軟なセル状材料の評価に関する重要な規格です。ASTM D3574規格は、家具、マットレス、自動車部品の製造で特に使用されています。材料試験の標準化された試験方法を提供することで、メーカーが製品の品質、快適性、耐久性を保証するのに役立ちます。
以下は、ツビックローエル万能試験機と特定の試験治具の使用を必要とする、最も一般的に使用される ASTM D3574 試験の概要です。より包括的な情報を入手するには、Beuth VerlagまたはASTMを通じて規格を購入することをお勧めします。
全ての試験概要 テストA密度 テストB 押し込み力 テストC圧縮力 テストE 引張強度 テストF 引裂き抵抗 テストH 弾力性（ボール反発力） テスト I1-5 疲労試験 Test J - L 劣化
ASTM D3574試験の概要
ASTM D3574 規格には、以下の特性に従ってフォームの特性を評価するための19種類の試験が含まれています。マークされた試験* には、ツビックローエル試験機と試験治具を使用する必要があります。
- Test A：見かけ密度 (ISO 845 も参照)
- Test B1： 押込力たわみ - 指定たわみ (IFD) および B2押込残留ゲージ長さ - 指定押込硬度* (ISO 2439も参照)
- Test C：圧縮力たわみ / 圧縮応力 - ひずみ特性* (ISO 3386も参照)
- Test D：一定たわみ圧縮永久歪み試験
- Test E：引張強さ* (ISO 1798も参照)
- Test F：耐引裂性* (ISO 8067も参照)
- Test G：エアーフローテスト
- Test H：弾力性（ボール反発）試験*（ISO 8307、DIN 13014も参照）
- Test1～I4：さまざまなタイプの力の適用に対するフォームの事前および事後試験。I1は静的試験ですが、試験 I2～I4は疲労試験*として実行されます（ISO 3385：一定力の打撃による疲労も参照）
- TestJ～L：さまざまな環境条件下での劣化試験*
- TestM：回復時間
- TestN：ヒステリシス損失
ASTM D3574 testAおよびISO 845
ISO 845およびASTM D3574TestAはどちらも、試験片の質量と体積から計算して、柔軟なフォーム試験片の見かけの密度を決定することを説明しています。見かけの密度はkg/m3で与えられます。
見かけの密度は、ツビックローエル精密スケールをtestXpert試験ソフトウェアに接続することで直接決定できます。
ASTM D3574 testB
ASTM D3574 に従って押し込み硬度を測定する場合、2 つの方法 B1とB2を区別します。
メソッドB1とB2の目的、用途、結果:
- ASTM D3574 testB1押込み力たわみ (IFD) は、指定された圧縮率 25% および 65% でフォームに特定の押込みを作成するために必要な力を測定する IFD テストとして説明されています。測定された硬度は、25% および 65% でのニュートン単位の力 (IFD 値とも呼ばれます) として示されます。
- ASTM D3574 test B2の圧痕残留ゲージ長（IRGL テスト）は、圧痕残留ゲージ長と呼ばれます。このテストの主な目的は、平均的な人が快適に座れるようにするためにフォーム張り材の厚さをどの程度にするかを決定することです。ASTM D3574 B2 は、4.5 N、110 N、および 220 N の規定の力で荷重をかけた後も保持されるフォーム試験片の残留ゲージ長 (厚さ) を測定します。結果は IRGL 値として mm 単位で示されます。
B1 および B2に従った試験片:
- tesstB1では、標準試験片 (ブロックフォーム) の押し込み硬度を測定するための実験室方法が指定されていますが、ASTM D3574 B2では、平らな表面で実行できる限り、完成品 (成形フォーム) をテストする必要があると規定されています。
- ASTM D3574 B1の標準試験片は、完成品の特定の部分から切り取られ、寸法が少なくとも380 mm x 380 mm x 100 mmのサイズです。
動画：押込み硬さ ASTM D3574 Test B
試験の実行、試験装置、試験結果：
この試験には、直径 203 mm の平らな円形の圧子を備えた ASTM D3574 Test Bで定義された固定具が指定されます。ツビックローエルの軟質フォーム用圧縮治具は、B1 法と B2 法の両方の規格に準拠した試験に使用できます。完成品 (B1) または標準試験片 (B2) のいずれかが、試験中に空気が素早く抜けるように通気孔が開けられた 400 x 400 mmのプレートに押し付けられます。
試験中、軟質フォームの変形挙動は、正確に定義された条件下で測定され、力 - 押し込み変位グラフに表示されます。試験は、試験片の状態を整える予荷重サイクルと、特性値を決定する測定サイクルで構成されます。
押し込み硬度は、ISO 2439 および DIN 53579-1のほか、自動車業界の一連の特定の試験方法にも記載されています。ツビックローエルでは、これらの試験に適した試験治具も提供しています。
動画：ASTM D3574 Test Cに準拠した圧縮硬さ試験
試験の実行、試験装置、試験結果：
- ASTM D3574 test Cでは、試験片表面全体の圧縮応力が指定されます。したがって、圧縮プレートは、試験する試験片よりも大きくする必要があります。クローズドセルフォームでは、圧縮プレートに6.5 mm の通気孔が必要です。
- この試験は、元の厚さの75%から80%までの2 回の予荷重サイクルと、それに続く試験片を厚さの50%まで圧縮する測定サイクルで構成されます。試験結果にとって重要な初期高さは、測定サイクルの直前に決定されます (ISO 3386 の場合は、最初の予荷重サイクルの前)。
- 結果は、測定サイクル後の試験片の厚さ (mm) と圧縮力 (CFD) (キロパスカル) であり、耐荷重能力、圧縮応力ひずみ特性、CFD、または CLD テストとも呼ばれます。
圧縮硬度は、ISO 3386規格や自動車業界向けの一連の特定の試験方法にも記載されていますが、技術的な内容が異なります。2つの方法の結果を直接比較することはできません。
ASTM D3574 test C - 特別な試験技術要件
ASTM D3574 test C による圧縮応力 - ひずみ曲線の測定には、試験技術に対するさまざまな特別な要件があります：
- 機械の変形の補正：荷重フレームと力センサーは、荷重下で固有の変形を示します。これは、圧縮プレートの距離が実際には指定よりも大きいことを意味します。この固有の変形は、ツビックローエルtestXpert 試験ソフトウェアによって記録され、補正に使用されます。ホールド時間中に正しい圧縮プレートの距離を確保するために、補正は試験の進行中にオンラインで実行する必要があります。
- 特別なソフトウェア機能には、試験片の厚さの記録と計算、圧縮率の事前計算、2つのパスゼロポイントと2つの試験片の厚さの処理 (必要な場合)、標準に準拠した結果の計算とレポートが含まれます。
ASTM D3574 test E 引張強度
ASTM D3574 test Eは、フォーム材料に対する引張力の影響を決定します。応力 - ひずみ図の記録に加えて、最大引張強度と破断時のひずみ値を決定することに重点が置かれています。この方法は、材料の比較や品質管理の目的で使用されます。
ISO 1798も軟質フォームの引張試験を扱っていますが、技術的な内容が異なり、2つの方法間で結果を直接比較することはできません。
ASTM D3574 test Eに準拠した試験片：
試験片は通常、最終製品かシートから採取されます。それらは、規格で定義されている通り、ダンベル形状（ショルダー試験片）でダイで正確に打ち抜かなければなりません。試験片の端がほつれないように、ダイは鋭利でノッチがないものでなければなりません。推奨される試験片は、長さ140mm、厚さ3～14mmのASTM D412 準拠のショルダー試験片タイプAに相当します。ツビックローエルは、標準化されたブレードを備えたシート切断プレスを提供しています。
試験の実行と試験機の要件：
- 引張試験機には、最大適用力を測定できるロードセルが装備されている必要があります。（zwickiLine イメージ）
- ショルダー試験片を掴むには、平らなジョーインサートを備えた横方向に作用するスクリューグリップまたは空気圧グリップを使用できます。これらはクランプ面に均一な圧力をかけ、張力が増すにつれて圧力が増し、試験片が滑るのを防ぎます。(試験片グリップイメージ)
- 伸びは、センサーアーム伸び計また非接触伸び計、またはクロスヘッドの移動によって測定できます。試験片にクリップ留めするクリップオン伸び計は、一般的に柔軟なフォームには適していません。破断時のひずみを測定するために、ツビックローエルは、指定されたゲージ長範囲内で試験片の伸びを記録する機械式および光学式のロングストローク伸び計を提供しています。
ASTM D3574 test F 引き裂き耐性
ASTM D3574のtest F では、損傷前のフォーム材料の引き裂き抵抗の測定について説明しています。
ASTM D3574 testFに対応する試験片は、152.4ミリメートル (6 インチ) x 25.4ミリメートル (1インチ) x 25.4ミリメートル (1インチ)の寸法を持つタイプAブロック試験片で、試験片に沿って40ミリメートル (1.5 インチ) の切断が行われます (トラウザー試験片)。
ISO 8067規格は同じ主題を扱っていますが、試験片のタイプが異なるため、結果を直接比較することはできません。ASTM D3574 test F ではタイプ A トラウザー試験片/ブロック試験片の使用のみが許可されていますが、ISO では標準化されたアングル試験片の使用が許可されています。研究室間試験では、方法 A (ズボン試験片) のばらつきは最大36%、ISO 8067 に準拠した方法 B (アングル試験片) のばらつきは最大12%でした。
引裂き抵抗試験は、zwickiLine電気機械試験機を使用して実行できます。力は比較的小さいため、使用する力の範囲では、クラス1の測定精度を達成するロードセルを使用する必要があります。引裂抵抗は試験中に測定された最大力と試験片の平均厚さから計算されるため、変位測定は必要ありません。引裂抵抗：N/m = F/T x 10³
testXpert試験ソフトウェア 試験シーケンスの想定及び規格に準拠した引き裂き進展の評価を行います。
ASTM D3574 test J, K, L 劣化試験
ASTM D3574 試験 J、K、および Lは、フォームの機械的特性に対する酸化および/または加水分解の影響を調べる、異なるタイプの加速劣化試験について説明しています。
- 劣化試験 J: 蒸気オートクレーブ老化の影響 (ISO 2440 も参照)
- 劣化試験 K: 空気循環オーブンでの乾熱劣化の影響 (ISO 2439 も参照)
- 劣化試験 L: 環境チャンバーでの湿熱劣化の影響 (ISO に相当するものはありません)
この方法の原理は、多くの特性に適用できます。まず、上記のように未処理の状態で試験を実施し、測定します。次に、加熱劣化後 (例: 140 °C で 7 日間) または加水分解劣化後 (例: 120 ℃で 5 時間) などの劣化状態でこれを繰り返します。
熱は選択的に劣化に使用できます。アレニウスの式は、時間の経過に伴う化学反応の加速を表します。ファントホッフの法則によると、温度が10℃上昇するごとに化学反応の速度は2倍になります。
ASTM D3574 test I 疲労試験
ASTM D3574 test I1 から I5 では、フォームの定荷重疲労試験の5つの方法について説明しています。
- Test I1：一定たわみでの静的試験
- Test I：一定力でのローラーせん断による動的疲労試験
- Test I3: 一定力による打撃による動的疲労試験（に相当 ISO 3385 ）
- Test I4：カーペットクッションの動的疲労試験
- Test I5：一定たわみ打撃による動的疲労試験
ASTM D3574 test I3の疲労試験の目的と目標
ASTM D3574 I3の疲労試験 (定荷重打撃試験) の目的は、一定の機械的荷重によるフォーム材料の長期挙動/経年変化の判定です。たとえば、自動車の運転中に車両の座席に加えられる荷重を表します。
ASTM D3574 I3に準拠した疲労試験の実行：
完全な試験の速度は次の3つに分けられます：
- フェーズ 1:初期測定: 40% 圧縮時の ASTM D3574 test B1 IFD 値 (または ISO 2439、方法 A) に従って押込み硬度を測定し、4.5 N +/- 0.5N で予荷重を加えた後の初期高さ (d1) を測定します。
- ：円形の圧子と、試験片よりも大きい穴あきの下部圧縮板を使用して、380 x 380 mm のフォーム試験片に 750 N +/- 20 N の規定の圧縮荷重を 1.17 Hz の周波数で適用する疲労試験。
- 疲労試験機を使用して、試験片に手順 Aに従って 8,000 サイクル (約2時間) をかけるか、手順 Bに従って 80,000 サイクル (約19時間) をかけます。手順 Cでは、より遅いサイクル速度 (約 20 時間) で 12,000サイクルが必要であり、特に粘弾性フォームに使用されます。
- フェーズ 1 から測定を繰り返します。これにより、最初の測定から初期の高さ (つまり圧縮ゼロポイント) が取得されます。
その結果、硬度の低下（kPa での IFD 値の差）と高さの低下 / 試験片の厚さ（（d1-d2）/d1 x100%）が決定されます。
動画：気泡フォーム材料の自動試験
roboTest R 自動試験システムはASTM D3574 およびその他の多くの規格に準拠した重量および寸法測定による圧縮試験用です。
ASTM D885に準拠した軟質フォーム向け試験機
ASTM D3574 に準拠した軟質フォームの試験用に、ツビックローエルは包括的な製品ポートフォリオを提供しています：
- 万能試験機zwickiLineシリーズは、ASTM D3574 test B の押込力、test C の圧縮力、test E の引張強度、test F の引裂抵抗に準拠した標準試験片を使用した試験方法に適しており、4つの異なる力の範囲 (0.5/1/2.5/5 kN) と 3つのロードフレームの高さで利用できます。
- ProLineシリーズの万能試験機では、コンポーネントの試験や、最大 400 mm 幅の圧縮プレートの取り付けも可能で、より高い力での試験も可能です。
- 当社のCLine試験機は、大型および小型の成形フォームの試験に特化しています。Fmax 5 kN または 10 kN とヒンジ付きテーブルフラップを備え、シートテスト (1000 x 1450 mm) や、スライドテーブルを使用したマットレステスト (1000 x 2000 mm) も実行できます。これにより、定期的な生産管理に特に適しています。
- 高い負荷速度を可能にする電気機械式試験機 (電気機械式サーボ試験アクチュエータ)は、簡単に変換できるため、押し込み硬度と圧縮硬度の測定や疲労試験に使用できます。オプションの改造機器を使用すると、対応する環境チャンバーを使用して、特殊な気候帯での劣化試験にも使用できます。
