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根據 ISO 306 和 ASTM D1525 標準測定的維卡軟化溫度

維卡軟化溫度 (VST) 是指在規定負載下,通常將試樣放在均勻升溫速率的油中,平頭針穿透試樣 1 mm 深度時的溫度。 VST 相當於熱塑性塑膠開始迅速軟化的溫度值。

ISO 306 規定的通用測試方法,用於測定熱塑性材料的維卡軟化溫度(VST)。 ASTM D1525 規定的標準測試方法,用於測定塑膠的維卡軟化溫度。 ISO 306 和 ASTM D1525 中的方法定義,幾乎完全相同。 因此,這些標準在技術上被認為是等效。

另一種測定塑膠耐熱負載的方法是熱變形溫度,ISO 75 和 ASTM D648 標準對此有更詳細的說明。

ISO 2507 規定的測試方法和測試條件,用於測定熱塑性管路和配件的維卡軟化溫度

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VST 測試的目的與應用

維卡軟化溫度熱變形溫度皆為高溫環境中使用的塑膠提供重要的比較值:

  • 在品質保證方面,這兩種溫度有助於顯示材料在製造過程中的品質差異,或作為評估可能塑膠替代品的相對比較值。
  • 在產品開發領域,它們也可作為操作溫度範圍的參考點,或根據使用溫度預先選擇可能合適的材料。

依據 ISO 306 及 ASTM D1525 的試樣

ISO 306ASTM D1525 中,試樣較佳尺寸至少為 10 x 10 mm 或直徑 10 mm厚度介於 3.0 mm 至 6.5 mm 之間

需要注意的是,當尺寸改變時,結果可能會有所不同。 若試樣幾何形狀比要求規格小,或者維卡針的排列太靠近邊緣,則材料無法為針提供足夠的阻力,從而使針更容易穿透試樣。 這可能會導致明顯更差的結果。

由於試樣尺寸相對偏小,此方法也非常適合用於測量從零件上拆下的試樣。

符合 ISO 306 和 ASTM D1525 標準的測試程序

測試要求和所用的測試設備:

ISO 306 和 ASTM D1525 在測試程序方面完全相同。

ISO 306 將 ≤ 25 °C 定義為起始溫度,ASTM D1525 則規定為 20-23 °C 並允許溫度可達 30 °C。

ISO 306 和 ASTM D1525 測試中,是將一個圓形截面積為 1 mm2 的針狀壓頭放置在塑膠試樣上,並加載規定的測試重量。 施加測試重量後,材料會隨著時間開始形變。 這部分形變是不可取,透過在 5 分鐘後,將針穿透的位移測量歸零,盡量減少形變。 然後以定義的加熱速率加熱試樣。 當針穿透深度達到 1 mm 時,即可測定維卡軟化溫度 (VST)。

ISO 和 ASTM 都規定兩種程序(載荷)和兩種不同的加熱速率,因此產生四種不同的測試方法。不需像根據 ISO 75 或 ASTM D648 測定熱變形溫度 (HDT)時,計算所要施加的力。相反而言,每個 VST 測試方法中要施加的力規定如下:

  • 方法 A50,力為 10 N ± 0.2 N,加熱速率為 50 °C/h
  • 方法 B50,力為 50 N ± 1 N,加熱速率為 50 °C/h
  • 方法 A120,力為 10 N ± 0.2 N,加熱速率為 120 °C/h
  • 方法 B120,力為 50 N ± 1 N,加熱速率為 120 °C/h

影片: 根據 ISO 306 和 ASTM D1525 標準測定的維卡軟化溫度

該測試程序是使用 Amsler Allround 熱變形溫度測試儀和 testXpert 測試軟體,根據 ISO 306 和 ASTM D1525 標準測定維卡軟化溫度,以及根據 ASTM D648 / ISO 75 標準測定熱變形溫度 HDT

Vicat 維卡測試儀

根據測量頻率和用於重新冷卻熱傳導流體的間隔時間,有不同版本的機器可供選擇。 這包括從相對簡單的手動操作的儀器,到支援大量自動測試序列的儀器。 優質儀器配備電氣互鎖保護蓋和選配的整合式排煙裝置,為操作人員提供額外的便利性和安全性。

ZwickRoell 的測試解決方案 Amsler Allround 6-300 熱變形溫度測試儀 是一款閉路式儀器,可根據所有 ISO 和 ASTM 標準測定高達 300 °C 的維卡軟化溫度和 HDT 溫度。 透過使用先進的位移測量和溫度控制技術,可獲得準確且可重複的結果。 容易使用、以安全為導向且毫不妥協的設計,可確保舒適性和安全性。 可配置 2、4 或 6 個測量站,配備自動化啟動冷卻流程、電動降低試樣和施加負載等功能。 熱變形溫度測試儀可透過觸控螢幕單機模式操作,也可與電腦連接操作。 使用 testXpert 測試軟體,可實現對測試結果的有意義分析。

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熱傳遞方法

  • 由於熱量是以一個設定好的升溫速率傳遞的,在這個測試方法中傳遞給試片的熱量是十分重要的。
  • 經典方法使用傳熱流體,通常使用矽油。 透過試片和導熱介質的充分接觸可以得到一個有高度可比性的測試結果。
  • 此外,多年來在標準中也建立了多種可供選擇的熱傳遞方法。 其中一種替代方法已在Vicat D模型中得到了技術實現。 在這個方法中,試片由兩個加熱圓盤接觸傳熱進行加熱。 該方法不需要用到矽油。

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下載

名稱 類型 尺寸 下載
  • 產業型錄: 塑膠和橡膠 PDF 9 MB
  • 產品資訊:Amsler Allround 6-300 熱變形溫度測試儀 PDF 3 MB

有關維卡測試/維卡軟化溫度的常見問題:

測定塑膠的熱變形溫度及其最高操作溫度時,若使用 DSC(示差掃描熱分析法)或 DMA(動態力學分析法)的熱分析測試,是相對複雜。 改為測定熱變形溫度(HDT)維卡軟化溫度(VST),會比較簡單快速。 HDT 和 VST 均用於快速測定在定義負載和特定升溫速率下的熱變形溫度。 對於維卡軟化溫度(VST),透過加載重量的針在升溫過程中的穿透程度,即可測定硬度損失。 對於熱變形溫度(HDT - heat distortion temperature),使用三點彎曲法,即可測量剛度損失。

  • 若結果差異不是因試樣的幾何形狀或材料所造成,則問題通常出在維卡針是否正確對齊試樣。 若針的排列太靠近邊緣,此時的結果會比正確對齊針時所得到的結果低。
  • 另一個常見錯誤是使用損壞的維卡針。 儘管它可能不一定容易被看得出來,但它卻容易損壞。 例如,即使針掉一次,也可能足以影響測試結果, 僅此情況就能改變針的橫截面。

若在分開維卡試樣與維卡針時不小心,則維卡針很容易損壞。

分開試樣與針的最簡單方法,是將針連同試樣一起拆下,然後將兩者一起放入溫箱或熔爐等加熱。 一旦試樣變軟,即可取出。 100 °C 的溫度就足夠了。

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