構造用プラスチックは、自動車や消費財業界など軽量化や低コスト化を目指すメーカーにとって、重要な役割を果たしています。MTS のアプリケーションエンジニアが、メーカーや配合業者がこれらの材料の ISO や ASTM 規格を効率的に満たすための MTS 試験ソリューションの活用方法について説明します。
質問プラスチック業界の動向について教えてください。
A： 現在、様々な機械や自動車で使用されている構造用プラスチックの成形品については特に大きな変革が起こりつつあります。高品質の軽量プラスチックは製造コストが低いだけでなく、強度と耐久性の理想的な組み合わせを実現します。配合業者は特定の用途向けの特定の属性を提供するために独自の配合を常に開発・調整していますが、これらの材料には引張試験が必要です。
質問プラスチックの引張試験において主流の規格を教えてください。
A： 一般的な規格としては、ISO と ASTM があります。ISO 527 では、あらゆる種類のプラスチックの引張特性を測定するための一般原則が規定されていて、押出成形プラスチック、フィルムやシート、繊維強化プラスチック複合材を中心とした拡張版があります。ASTM D638 は、あらゆる種類のプラスチックの引張特性データを作成するための同様のガイドラインを提供しています。最近、成形品や押出品のプラスチック引張試験の規格ISO 527-2 および ASTM D638 に注目が集まっています。
質問ISO 527-2 規格と ASTM D638 規格の違いについて教えてください。
A： ASTM D638 は ISO 527-2 と非常によく似ていますが、材料の応力-ひずみ曲線の非線形部分の分析において異なります。大半のプラスチックでは、この 2 つの規格の各試験結果は同じになります。しかし、線形領域がほとんどないプラスチックでは、ASTM と ISO の差が大きくなる場合があります。
質問引張試験が重要である理由を教えてください。
A： プラスチック試験で引張試験が最も一般的である理由は、この試験では重要なデータが数多く得られるからです。引張試験は応力、ひずみ、引張弾性率、ポアソン比などの材料特性を調べる際の基盤です。試験片を破断点まで引っ張るのに必要な力を測定し、製品設計エンジニアや品質管理者が実際の用途における製品の性能を正確に予測できるようにします。素材の成形性やエネルギー吸収量、特定の用途での使用の可否を把握できます。また、これらの試験は使用条件のシミュレーションのために恒温槽での実施が必要になる場合があります。
質問構造用プラスチックの引張試験において必要なことを教えてください。
A： これらの試験では、平らな「ドッグボーン」試験片を万能試験機のグリップに配置して、試験片が落下するまで伸長を制御します。特定のひずみ率を達成するための試験速度は試験片の種類によって異なり、多くの場合では伸縮計を使用して対象領域の試験片のひずみを測定します。伸縮計が破損する可能性のある恒温槽でテストを行う場合には、測定は複雑になります。
質問プラスチック引張試験における課題を教えてください。
A：課題は、素材が破損する過程を正確に判断することです。破損するまでのプラスチックの伸長は、ひずみ硬化係数と材料のひずみ速度感受性によって異なります。規格の違いを説明する時にも言いましたが、重要なポイントは弾性率、つまり試験における線形弾性部分で、これは引張のごく一部です。全体の伸長がひずみの 100～1,000％ まで異なる場合には弾性率と全体のひずみを区別することは困難で、たくさんのデータポイントが必要です。
本来は機械的伸縮計が使われていましたが、伸縮計はゲージの長さにもよりますが 50〜100％ しか移動しません。伸び率が高い伸縮計は遠くまで移動できますが、比較的小さな線状弾性領域を捉えるだけの十分な解像度がありません。多くの場合、MTS Advantage™ ビデオ伸縮計（AVX） のような非接触式伸縮計が最適なソリューションとなります。このツールを使えば、試験片に影響を与えることなく試験片全体を破壊まで追跡でき、弾性率の計算に十分なデータポイントを得られます。
質問引張試験装置を検討する上で、重要な機能を教えてください。
A： 構造用プラスチックや硬質プラスチックには、高伸長試験を実施できるだけの容量と分解能を備えた試験システムが必要です。最大 50kN の荷重容量が必要になる場合もあります。恒温槽の中で試験を実施する場合もあります。温度変化を伴うテストには、さまざまな課題があります。例えば、試験片を所定の温度でグリップに浸す場合や、槽内で浸した後にグリップで安定させる場合には、セットアップが複雑になり、試験時間が長くなります。統合パッケージにより、物流を簡素化できます。考慮すべき点は、槽と予想される試験片の伸長を考慮して十分な高さを持つシステムと、非接触式ひずみ測定のための光学グレードのガラわれたわれた用した槽を選択することです。
質問配合業者やメーカーにとって、このデータはどんな役に立ちますか？
A： 意思決定に自信を持てることです。配合業者は、扱う材料が製造工程で期待通りの性能を発揮し、耐久性や柔軟性、強度重量比など、成形業者が必要とする特定の特性を提供できているか知る必要があります。メーカーは、玩具のパーツ、車のヘッドレスト、飛行機の座席のパーツでも、設計する製品のあらゆるニュアンスを考慮して素材を選択するため、何十もの設計を決定するための適切な材料特性を求めています。そのためには、正確なテストデータが必要になります。
質問MTS で提供している、正確な試験結果を保証するための他のサービスについて教えてください。
A： MTS は、プラスチック業界を対象とした総合システムソリューションの構築において数十年の実績があります。MTS Criterion® 電気機械式試験装置は、ISO 527-2 および ASTM D638 に準拠したプラスチックの引張試験に最適です。これらのフレームは、多くの高剛性の構成で利用可能で、高解像度の MTS デジタル制御とコンパクトな AC サーボモータドライブを搭載し、幅広い荷重範囲で高速かつ低振動の試験を実現しています。
