ASTM D624 고무 및 탄성중합체의 인열 강도 시험에 대한 최종 가이드

가황 고무 및 열가소성 탄성중합체에 대한 인열 강도 시험 수행 방법

저자:Kayla Thackeray 

ASTM D624는 가황 고무 및 열가소성 탄성중합체의 인열 강도를 결정하는 데 사용되는 일반적인 시험 방법입니다. 종종 사용되는 시편 형상으로 인해 이 시험을 바지(trouser), 앵글(angle), 또는 초승달(crescent) 시험이라고도 합니다. 이 가이드는 ASTM D624 시험의 기본 요소를 소개하고 필요한 시험 장비, 소프트웨어 및 시편에 대한 개요를 제공합니다. 그러나 ASTM D624 시험을 수행하려는 사용자는 이 가이드를 읽으면 전체 표준은 읽지 않아도 되는 것으로 간주해서는 안 됩니다.

ASTM D624

ASTM D624가 나에게 적합한 표준입니까?

ASTM D624는 탄성중합체 소재의 인열 강도를 측정하는 또 다른 일반적인 시험인 ISO 34와 유사한 결과를 제공합니다. ASTM 및 ISO 조직은 현재 이 두 표준 간의 차이를 줄이기 위해 노력하고 있지만 결과는 아직 비교할만한 것이 못되므로, 주어진 응용 분야에 올바른 시험 표준이 사용되고 있는지 확인하기 위해 주의를 기울여야 합니다. ASTM D624는 인열 강도만을 측정하기 위한 것입니다. 탄성 중합체의 인장 특성을 결정하려는 사용자는 ASTM D412를 참조해야 합니다.

시험기

ASTM D624에 따른 시험은 크로스헤드 이동 구간이 낮기 때문에 탁상(이중 컬럼) 또는 단일 컬럼 만능 재료 시험기에서 수행할 수 있습니다. ASTM D624에 따른 시험을 수행하는 실험실에서는 일반적으로 ASTM D412에 의한 인장 시험도 실행하고 있으며, 편의상 두 시험에 동일한 시험기를 사용하는 경우가 많습니다. 탄성중합체 인열 시험 중에 가해지는 최대 힘은 탄성중합체 인장 시험 중에 가해지는 최대 힘보다 훨씬 작기 때문에 다양한 용량의 로드셀을 사용할 수 있습니다. 그러나 2580 시리즈 로드셀은 뛰어난 힘 범위와 정확도로 인해 대부분의 응용 분야에서 두 가지 유형의 시험을 모두 수용할 수 있습니다. Instron의 2580 시리즈 로드셀은6800 시리즈 시험기용으로 설계되어 있습니다. 

소프트웨어는 모든 시험기의 중요한 요소이며 시험 프로세스를 크게 단순화할 수 있습니다. Bluehill Universal에는 ASTM D624, ASTM D412 및 ISO 34를 포함하여 가장 일반적인 ASTM 및 ISO 표준이 모두 미리 로드되어 있습니다.

Bluehill Universal ASTM D624 시험 방법

파지 솔루션

ASTM D624에 사용할 수 있는 가장 좋은 그립 유형은 공압 사이드 액션 또는 자체 조임식 롤러 그립과 같이 일정한 압력을 공급하는 그립입니다. 이 두 그립은 시험 중 미끄러짐을 방지하며 빠른 시편 삽입이 가능합니다. 일부 소재의 경우 기본 스크루 액션 그립을 이용할 수 있습니다. ASTM D624 시험의 중요한 요소는 각 시험에서 시편을 수직으로 동일한 위치에 정렬하는 것입니다. 인열 시험은 결과가 다양하게 나타나기 때문에, 가능한 한 많은 변수를 제거하는 것이 중요합니다. 공압식 사이드 액션 그립은 시편 정렬에 도움이 된다는 점에서 다른 그립에 비해 장점이 있습니다. 시각적 정렬을 더 쉽게 하기 위해 그립을 조의 표면과 짝을 이루는 것도 중요합니다. 조의 표면은 시편과 너비가 같아야 합니다.

시편을 적절하게 정렬하기 위해서는 시편의 상단 및 하단 에지가 상부 그립 쪽 조 표면의 위쪽 에지와 일직선이 되게 하고 조 표면의 아래쪽 에지는 아래쪽 그립과 일렬로 정렬되도록 크로스헤드의 초기 위치를 설정해야 합니다. 이렇게 하면 시편의 중심이 양쪽 그립의 중심에 정렬됩니다.

2712-041
1kN 모델 | 2712-041
2713-002
5kN 모델 | 2713-002

시편

이 표준에 따라 시험할 때는 시편에 먼저 흠집이 생기거나 잘리고 찢어진 부분이 해당 손상 부분을 통해 확대되는데, 이 부분을 응력 집중 영역이라 합니다. ASTM D624에는 시험 중인 시편 유형에 따라 인열 강도에 대한 두 가지 다른 정의가 포함되어 있습니다.

이 표준에 사용할 수 있는 시편에는 A, B, C, T 및 CP 유형의 5가지가 있습니다. 시편 유형 A, B 또는 C를 시험할 때의 인열 강도는 최대 힘을 ​​시편 두께로 나눈 값으로 정의됩니다. 시편 유형 T 또는 CP를 시험할 때의 인열 강도는 시편의 인열되는 동안 생성된 곡선 부분의 평균 또는 중앙값을 시편 두께로 나눈 값입니다. 시험 소재에 의해 생성된 응력/변형률 곡선의 유형에 따라 평균 또는 중앙값이 사용됩니다.

의도한 용도에서 탄성중합체가 파손되거나 파단이 일어나는 대부분의 경우는 인열의 시작 및 확산으로 인해 그렇게 되기 때문에 탄성중합체의 인열 시험은 특히 중요합니다. ASTM D624 시험의 5가지 다른 시편 유형은 실제 적용에서 인열의 시작으로 이어질 수 있는 형상 및 응력 집중에 대한 다양한 옵션을 제공합니다. 이 시험의 결과는 사용 중인 소재의 인열 강도를 정량화하기 위한 것이 아니라, 단순히 지정된 시험 조건에서 어떻게 동작하는지 이해하기 위한 것입니다.

유형 A, B, C 및 T 시편은 모두 사양의 치수에 따라 절단 다이를 이용하여 준비해야 하며, 유형 CP 시편은 성형 제작해야 합니다. 유형 A 및 B의 경우, 작은 흠집을 내기 위해 니킹 장치 또는 다이도 사용해야 합니다.

이 시험의 결과는 시편의 두께에 크게 의존하므로, ASTM D3767에 따라 마이크로미터를 이용하여 시편을 정확하게 측정하는 것이 중요합니다. ASTM D3767은 접촉면의 기하학적 구조와 측정 중 시편에 가해지는 힘과 함께 시편 측정 장치의 허용오차 및 정확도에 관한 요구사항을 지정하고 있습니다. 시편 측정 장치의 정확도를 종종 간과함으로써 시험 결과에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 원활한 작업 흐름을 위해서는 시험 소프트웨어에 필요한 치수를 입력하는 자동 시편 측정 장치를 선택하십시오.

환경 챔버

ASTM D624에 따라 시험하는 탄성중합체는 종종 향후 비주변 조건에서 사용하도록 예정된 것일 수 있습니다. 주변 조건은 탄성중합체의 인열 강도에 큰 영향을 미치므로 시험 조건이 의도한 최종 사용 애플리케이션의 조건을 모방하도록 신경을 써야 합니다. 시험 속도, 온도, 습도, 시편 치수 및 사전 시험 조건은 모두 시험 결과에 현저한 영향을 미치므로, 시험이 유용한 데이터를 생성하려면 이들에 대한 제어가 필요합니다. 이들 요소가 소재의 최종 사용 용도를 시뮬레이션하도록 하기 위해 ASTM D624는 가열 또는 냉각(LN2 또는 CO2) 기능을 이용할 수 있는 환경 챔버 내에서 자주 수행됩니다.

Instron의 600 시리즈 환경 챔버를 이용하면 운용자가 시험 기간 동안 챔버 내부 온도를 모니터링할 수 있습니다. 또한 Bluehill Universal에서 소킹 타임(soaking time)과 온도를 설정하여 시험 시작 전에 모든 시편이 적절하게 컨디셔닝 되도록 할 수 있습니다.

처리량

처리량을 늘리려는 실험실의 경우, 시스템 설정을 몇 가지 수정할 수 있습니다. 자동 시편 측정 장치와 공압 그립은 모두 시험 운용자가 필요로 하는 수동 입력의 양을 줄여 시험 효율성을 높여줍니다. ASTM D624의 시험 시간은 일반적으로 짧지만, ASTM D412에 의한 시험도 수행하는 실험실에서는 하루에 시험되는 시편의 양을 늘리기를 원할 수 있습니다. 이 경우 운용자가 최대 5개의 시험을 동시에 실행할 수 있는 다중 스테이션 시험 프레임이 최상의 처리량을 제공할 수 있습니다. 완전 자동화된 시험기도 이용 가능한데, 이는 시편 측정, 시편 로딩, 시험 및 제거를 통합할 수 있게 설계되어 있습니다. 이러한 시스템은 운용자의 개입 없이 몇 시간 동안 동작할 수 있습니다. 또한 이러한 시스템은 인적 오류로 인한 변동성을 줄이는 데에도 도움이 됩니다.

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