ASTM D3574 Tests op flexibel schuim
ASTM D3574 is een belangrijke norm voor de evaluatie van flexibele cellulaire materialen, met onder andere fysische en mechanische eigenschappen zoals densiteit, treksterkte, druk- en vermoeiingsgedrag. De norm ASTM D3574 wordt in het bijzonder gebruikt bij de productie van meubilair, matrassen en onderdelen voor de automobielindustrie. Hij helpt producenten de kwaliteit, het comfort en de duurzaamheid van hun producten te borgen via standaard testmethoden voor materiaaltests.
Hieronder volgt een overzicht van de meest gebruikte tests uit ASTM D3574 waarvoor een ZwickRoell universele testmachine en specifieke testopstellingen nodig zijn. Voor meer gedetailleerde informatie kan u de norm aankopen via Beuth Verlag of ASTM.
Overzicht van alle tests Test A densiteit Test B indrukkracht Test C Drukkracht Test E trekkracht Test F scheurweerstand Test H terugveertest (kogelterugslag) Test I1-5 vermoeiingstests Test J - L veroudering
Geautomatiseerd testen van flexibel schuim Testmachines Vraag advies
Overzicht van alle tests uit ASTM D3574
De norm ASTM D3574 bevat 19 verschillende tests voor het karakteriseren van de volgende eigenschappen van schuim. De met een * gemarkeerde tests maken gebruik van een ZwickRoell testmachine en testopstelling.
- Test A: Schijnbare densiteit (zie ook ISO 845)
- Test B1: Indrukking Kracht Doorbuiging - Specifieke Doorbuiging (IFD) en B2 Indrukking blijvende meetlengte - Specifieke Kracht (IRGL): Indrukhardheid* (zie ook ISO 2439)
- Test C: Drukkracht Vervorming / Drukspanning/rek Karakteristieken* (zie ook ISO 3386)
- Test D: Constante Indrukking Drukzettest
- Test E: Treksterkte* (zie ook ISO 1798)
- Test F: Scheurweerstand* (zie ook ISO 8067)
- Test G: Luchtstroomtest
- Test H: Terugveertest (Kogelterugslag)* (zie ook ISO 8307, DIN 13014)
- Test I1 tot I4: Voor-en-na tests op schuim voor verschillende soorten krachtuitoefening. Hoewel I1 een statische test is, worden tests I2 tot I4 uitgevoerd als vermoeiingstests* (zie ook ISO 3385:high-cycle fatigue test)
- Test J tot L: Verouderingstest* bij verschillende omgevingscondities
- Test M: Hersteltijd
- Test N: Hystereseverlies
ASTM D3574 test A en ISO 845
Zowel ISO 845 als ASTM D3574 test A beschrijven de bepaling van de schijnbare densiteit van flexibel schuim via berekening uit de massa en het volume van het sample. Ze wordt uitgedrukt in kg/m3.
De schijnbare densiteit kan rechtstreeks bepaald worden door een ZwickRoell precisieweegschaal te verbinden met de testXpert testsoftware.
ASTM D3574 test B
Bij het bepalen van de indrukhardheid volgens ASTM D3574 wordt een onderscheid gemaakt tussen de twee methoden B1 and B2:
Doel, toepassing en resultaten van methoden B1 en B2:
- ASTM D3574 test B1 Indentation Force Deflection (IFD) wordt beschreven als een test waarbij de kracht gemeten wordt die nodig is om een bepaalde indrukking te veroorzaken in schuim tot 25% en 65% samendrukking. De hardheid wordt uitgedrukt als een kracht in Newton (IFD waarden) bij 25% en 65%.
- ASTM D3574 test B2 Indentation Residual Gauge Length (IRGL test) bepaalt de overblijvende meetlengte bij indrukking. Het belangrijkste doel van deze test is te bepalen hoe dik bekleding uit schuim moet zijn om een comfortabele zithouding te verzekeren voor de gemiddelde persoon. ASTM D3574 B2 meet hiervoor de overblijvende meetlengte (dikte) van het schuimsample die overblijft na belasting met een bepaalde kracht van 4,5 N, 110 N en 220 N. De resultaten worden uitgedrukt in mm als IRGL waarden.
Testsamples volgens B1 en B2:
- Test B1 beschrijft een laboratoriumtest voor het meten van de indrukhardheid op standaardsamples (blokschuim). ASTM D3574 B2 stelt dat het afgewerkte product (vormschuim) getest moet worden indien mogelijk, zolang dit kan gebeuren op een vlak oppervlak.
- Het standaard sample volgens ASTM D3574 B1 wordt genomen uit een bepaald deel van het afgewerkte product en meet minstens 380 mm x 380 mm x 100 mm.
Video: Indrukhardheid volgens ASTM D3574 Test B
Uitvoeren van een test, testuitrusting en testresultaten:
Voor de test is een opstelling nodig zoals beschreven in ASTM D3574 Test B, met een vlakke cirkelvormige drukstempel met diameter 203 mm. Het ZwickRoell drukwerktuig voor flexibel schuim is geschikt voor normconforme tests volgens zowel methode B1 als B2. Het afgewerkte product (B1) of het standaardsample (B2) wordt geplaatst op een plaat van 400 X 400 mm die voorzien is van ventilatiegaten zodat lucht tijdens de test snel kan ontsnappen.
Tijdens de test wordt het vervormingsgedrag van het flexibel schuim gemeten onder precies vastgelegde omstandigheden en weergegeven in een kracht/indrukkingsgrafiek. De test is opgebouwd uit voorlastcycli, om het sample te conditioneren, en een meetcyclus waarin de karakteristieke waarden worden bepaald.
De indrukhardheid wordt ook beschreven in ISO 2439, DIN 53579-1 en een reeks specifieke testmethoden voor de automobielindustrie. Ook voor deze tests heeft ZwickRoell de juiste testwerktuigen.
ASTM D3574 Test C
ASTM D3574 test C beschrijft de drukkracht/vervormingstest op flexibel schuim voor bepaling van de drukkracht. De test meet de kracht nodig om 50% indrukking te verkrijgen over het hele oppervlak van de beschreven schuimsamples.
Sample volgens ASTM D3574 test C:
- Het aanbevolen standaard sample volgens ASTM D3574 test C is minimaal 50 x 50 x 25 mm groot. Grotere samples genieten de voorkeur. Het oppervlak moet minstens 2500 mm2 groot zijn en 20 mm dik zijn.
Video: Drukhardheidstest volgens ASTM D3574 Test C
Uitvoeren van een test, testuitrusting en testresultaten:
- Bij ASTM D3574 test C wordt de drukspanning in het hele sample-oppervlak beschreven. De drukplaten moeten daarom groter zijn dan het sample dat getest wordt. Schuim met gesloten cellen vereist ventilatiegaten van 6,5 mm in de drukplaten.
- De test bestaat uit 2 voorlastcycli van 75% tot 80% van de originele dikte, gevolgd door een meetcyclus waarbij het sample samengedrukt wordt tot 50% van de dikte. De initiële hoogte is belangrijk voor het testresultaat en wordt vlak voor de meetcyclus bepaald (bij ISO 3386 net voor de eerste voorlastcyclus).
- Het resultaat is de dikte van het sample in mm na de meetcyclus en de drukkracht CFD in kilopascal. Deze wordt ook de draagkracht, drukkracht/rekkarakteristiek, CFD of CLD test genoemd.
Drukhardheid wordt ook beschreven in de norm ISO 3386 en een reeks specifieke testmethoden voor de automobielindustrie, maar verschilt op technisch vlak. De resultaten tussen de twee methoden kunnen niet rechtstreeks vergeleken worden.
ASTM D3574 test C - speciale vereisten aan de testtechnologie
De meting van drukspanning/rekcurven volgens ASTM D3574 test C stelt een aantal speciale eisen aan de testtechnologie:
- correctie van de machinevervorming: het frame en de krachtsensor vertonen een inherente vervorming onder belasting. Dit betekent dat de afstand tussen de drukplaten in werkelijkheid groter is. De inherente vervorming wordt geregistreerd door de ZwickRoell testXpert testsoftware en wordt gebruikt voor de correctie. De correctie moet online tijdens de test gebeuren om te verzekeren dat de correcte afstand tussen de drukplaten aangehouden wordt tijdens de wachttijden.
- Speciale softwarefuncties zijn onder andere: registratie en berekening van de sampledikte, de berekening van procentuele samendrukking, het omgaan met twee nulpunten en twee sampledikten (indien nodig), en normconforme berekening van de resultaten en rapportering.
ASTM D3574 test E treksterkte
Test E van de norm ASTM D3574 bepaalt het effect van een trekkracht op het schuimmateriaal. Naast de registratie van een spanning/rekdiagram ligt de focus op het bepalen van de maximale treksterkte en de rek bij breuk. Deze methode wordt gebruikt voor vergelijking van materialen en kwaliteitscontrole.
ISO 1798 beschrijft eveneens de trektest op flexibel schuim, maar verschilt op technisch vlak waardoor de resultaten van de twee methoden niet rechtstreeks vergeleken kunnen worden.
Sample volgens ASTM D3574 test E:
De samples worden gewoonlijk uit een afgewerkt stuk of plaat genomen. Ze moeten met een mes precies uitgestanst worden zoals vastgelegd in de norm, in een haltervorm (sample met schouders). Het mes moet scherp en vrij van kerven zijn zodat het sample geen gerafelde randen heeft. Het voorkeurssample komt overeen met het schoudersample type A volgens ASTM D412, met een lengte van 140 mm en een dikte van 3 tot 14 mm. ZwickRoell levert snijpersen met genormeerde snijmessen.
Uitvoeren van een test en vereisten aan de testmachine:
- De trekbank moet voorzien zijn van een krachtcel voor het meten van de maximale uitgeoefende kracht. (zwickiLine afbeelding)
- Om de schouders van het sample vast te grijpen moeten lateraal werkende schroefklemmen met vlakke klemvlakken of persluchtklemmen gebruikt worden. Deze oefenen een uniforme druk uit op de klemvlakken, die verhoogt naargelang de spanning hoger wordt, om te voorkomen dat het sample slipt. (Afbeelding sampleklem)
- De verlenging kan gemeten worden met rekmeters voorzien van meetvoelers, contactloze extensometers of via de traverseverplaatsing. Clip-on extensometers die vastgemaakt worden aan het sample zijn over het algemeen niet geschikt voor flexibel schuim. Voor de meting van de rek bij breuk levert ZwickRoell mechanische en optische lange koers extensometers, die de verlenging van het sample ten opzichte van een vastgelegde meetlengte meten.
ASTM D3574 test F scheurweerstand
Test F volgens ASTM D3574 beschrijft de bepaling van de scheurweerstand van een voorbeschadigd schuimmateriaal.
Samples voor ASTM D3574 test F zijn bloksamples van type A met afmetingen van 152,4 millimeter (6”) x 25,4 millimeter (1”) x 25,4 millimeter (1”) waarin een 40 millimeter (1.5”) lange snede is aangebracht in langsrichting (broekvormig sample).
De norm ISO 8067 behandelt hetzelfde onderwerp, maar gebruikt een ander type sample waardoor de resultaten niet rechtstreeks vergelijkbaar zijn. ASTM D3574 test F laat enkel het gebruik van type A broekvormige samples/bloksamples toe, ISO laat daarnaast ook het gebruik van hoekvormige samples toe. Bij vergelijkende tests tussen laboratoria toont methode A (broekvormig sample) een spreiding van 36%, methode B volgens ISO 8067 (hoekvormig sample) tot 12%.
De scheurweerstandstest kan uitgevoerd worden met een zwickiLine elektromechanische testmachine. Aangezien de krachten relatief laag zijn, moet een krachtcel gebruikt worden die in het gebruikte meetgebied een precisie heeft van Klasse 1. Het is niet nodig de verplaatsing te meten, aangezien de scheurweerstand berekend wordt uit de maximale kracht tijdens de test en de gemiddelde dikte van het sample: scheurweerstand:N/m = F/T x 10³
Onze testXpert testsoftware zorgt voor de sturing van de test en de normconforme evaluatie van de scheurweerstand volgens de norm.
ASTM D3574 test H en ISO 8307 terugveerelasticiteit
In ASTM D3574 test H wordt de terugveerelasticiteit gemeten door een stalen kogel te laten vallen op een schuimsample en de hoogte van het terugveren te meten. ASTM D3574 test H is identiek aan ISO 8307.
De ZwickRoell kogelterugslagtester voldoet aan de vereisten van de norm en bestaat uit een verticale, transparante kunststof buis waarin een stalen kogel met een diameter van 16 mm / 16,3 g valt vanaf een hoogte van 500 mm. De terugveerhoogte wordt gemeten met een lichtgordijn. De resultaten worden automatisch bepaald.
ASTM D3574 tests J, K, L verouderingstests
ASTM D3574 tests J, K en L beschrijven verschillende types versnelde verouderingstests, die de effecten van zuurstofopname en/of hydrolyse onderzoeken op de mechanische eigenschappen van het schuim.
- Verouderingstest J: effect van veroudering in een stoomautoclaaf (zie ook ISO 2440)
- Verouderingstest K: effect van veroudering met droge hitte in een hete luchtoven (zie ook ISO 2439)
- Verouderingstest L: effect van veroudering met vochtige hitte in een klimaatkast (geen ISO equivalent)
Het principe van deze methode kan toegepast worden op vele eigenschappen. Eerst worden de tests uitgevoerd en wordt gemeten in een onbehandelde toestand zoals hierboven beschreven. Dit wordt vervolgens herhaald in een verouderde staat, bv. Na veroudering met hitte (bv. 7 dagen bij 140 °C) of na hydrolytische veroudering (bv. 5 uur bij 120 °C).
Warmte kan selectief toegepast worden voor veroudering. De Arrhenius vergelijking beschrijft de versnelling van chemische reacties met de tijd. Volgens de van ‘t Hoff-regel verdubbelt de chemische reactie voor elke temperatuurverhoging van 10 °C.
ASTM D3574 test I vermoeiingstest
ASTM D3574 test I1 tot I5 beschrijven vijf methoden voor vermoeiingstests op schuim met constante belasting:
- Test I1: statische test bij constante vervorming
- Test I2: dynamische vermoeiingstest met rolafschuiving bij constante kracht
- Test I3:dynamische vermoeiingstest met constante krachtstoten (equivalent met ISO 3385 )
- Test I4: dynamische vermoeiingstest voor tapijt
- Test I5: dynamische vermoeiingstest door constante stuiking
Doel en reden van de vermoeiingstest volgens ASTM D3574 test I3
Het doel van de vermoeiingstest (test met constante krachtstoten) volgens ASTM D3574 I3 is te bepalen hoe een schuimmateriaal zich op lange termijn zal gedragen onder constante mechanische belasting. Dit komt bijvoorbeeld overeen met de belasting van een autozetel wanneer met de auto wordt gereden.
Uitvoeren van een vermoeiingstest volgens ASTM D3574 I3:
de test is opgedeeld in drie fasen:
- Fase 1: initiële meting: bepaling van de indentatiehardheid volgens ASTM D3574 test B1 IFD waarde bij 40% samendrukking (of ISO 2439, methode A) en bepaling van de initiële hoogte (d1) na voorlast met 4,5 N +/- 0.5N.
- Fase 2: vermoeiingstest met uitoefenen van een bepaalde druklast van 750 N +/- 20 N aan een frequentie van 1,17 Hz op een schuimsample van 380 x 380 mm met een cirkelvormig indruklichaam en een geperforeerde onderste drukplaat die groter is dan het sample.
- Het sample wordt in een vermoeiingsmachine onderworpen aan 8.000 cycli (ongeveer 2 u) volgens procedure A, of 80.000 cycli (ongeveer 19 u) volgens procedure B. Procedure C vereist 12.000 cycli aan een tragere cyclustijd (ongeveer 20 u) en wordt vooral gebruikt voor visco-elastisch schuim.
- Fase 3: de meting uit fase 1 wordt herhaald, waarbij de initiële hoogte (en dus het nulpunt voor de druktest) genomen wordt uit de eerste meting.
Het resultaat is de bepaling van het hardheidsverlies (verschil IFD waarden in kPa) en de afname in hoogte/dikte van het sample ((d1-d2)/d1 x100%)
Indien u grote hoeveelheden tests wil uitvoeren op schuim volgens de vereisten van de norm op een herhaalbare, reproduceerbare en dus betrouwbare manier,
kan ZwickRoell bijna elke test op flexibel schuim automatiseren - we hebben jaren ervaring met deze materie. Ons roboTest R testsysteem is de beste keuze voor deze tests.
Vraag vandaag ons advies over de implementatiemogelijkheden, kosten en terugverdientijd.
Vraag ons advies Leer meer over de roboTest R ROI calculator
Video: Geautomatiseerd testen van cellulair schuimmateriaal
roboTest R geautomatiseerd testsysteem voor druktests met meting van gewicht en afmetingen volgens ASTM D3574 en vele andere normen.
Testmachines voor tests op flexibel schuim volgens ASTM D3574
ZwickRoell heeft een uitgebreid productgamma voor het testen van flexibel schuim volgens ASTM D3574:
- Een universele testmachine uit de zwickiLine reeks is geschikt voor de testmethoden met standaardsamples volgens ASTM D3574 test B indrukkracht, test C drukkracht, test E treksterkte en test F scheurweerstand. Het toestel is beschikbaar in vier verschillende krachtbereiken (0,5/1/2,5/5 kN) en drie framehoogten.
- De universele testmachines uit de ProLine reeks zijn daarnaast ook geschikt voor het testen van componenten, het gebruik van drukplaten tot 400 mm breed en tests met hogere krachten.
- Onze CLine testmachine is er speciaal voor tests op grote en kleine vormstukken. Met een Fmax van 5 kN of 10 kN en scharnierende tafeluitbreidingen kunnen zetels (1000 x 1450 mm) en matrassen (1000 x 2000 mm) getest worden mits gebruik van een schuiftafel. Daardoor is ze zeer geschikt voor regelmatige productiecontrole.
- De elektromechanische testmachine (elektromechanische servo-testcilinder) heeft een hoge belastingssnelheid en is geschikt voor bepaling van de indrukhardheid en samendrukbaarheid, maar ook voor vermoeiingstests dankzij een eenvoudige ombouw. Met optioneel toebehoren kan hij ook gebruikt worden voor verouderingstests in speciale klimaatzones in combinatie met een passende klimaatkast.
