GB/T 1040.1-2018:塑料拉伸性能测定的标准指南
GB/T 1040.1-2018《塑料 拉伸性能的测定 第 1 部分:总则》的制定有着重要的背景。标准是经济发展的基石,对于塑料行业更是如此。塑料拉伸试验是评估材料性能的重要方法,而塑料的拉伸性能作为其力学性能中最重要、最基本的性能之一,很大程度上决定了塑料的使用范围。
该标准等同采用 ISO 527-1:2012,目前国际标准已更新至 ISO 527-1:2019。为保证技术层面的一致性,修订 GB/T 1040.1 是非常必要的。此标准的制定由众多单位参与,包括中蓝晨光成都检测技术有限公司、中石化(北京)化工研究院有限公司等。
GB/T 1040.1-2018 标准对塑料拉伸性能的测定有着详细的规定。其主要内容涵盖了试样尺寸测量、预应力、试验速度和引伸计等方面的要求。例如,对于试样的尺寸测量,可按 ISO 16012 或 ISO 23529 进行,对于注塑样品的宽度和厚度测量,需用螺旋测微器,且螺旋测微器的精度有明确要求。预应力的设置是为了避免试样因夹持时可能受到压缩力而导致的试样弯曲,影响测试结果。试验速度方面,增加了四个推荐的试验速度,并且规定一个试验可采用两种速度并在特定应变范围内切换速度。引伸计应符合 1 级精度要求,不同标距的试样对引伸计的精度要求也不同。
该标准对塑料拉伸性能测定具有重要意义。它为塑料行业提供了统一的测试方法和规范,使得不同企业、不同地区的测试结果具有可比性,有助于提高塑料产品的质量和性能,保障产品的使用寿命和安全性,同时也为塑料行业的发展和国际贸易提供了有力的技术支持。
二、标准中的关键要素
(一)试样尺寸测量
试样尺寸对拉伸性能测试结果有着直接影响。以 ISO 16012 为例,注塑样品由于存在拔模角且冷却过程不同会导致试样有凹痕,对于这类样品的宽度和厚度测量不能用卡尺,而需使用螺旋测微器。螺旋测微器测头规格为 1.5mm≤φ≤6.4mm 直径范围的平接触面,其精度要求为:尺寸范围小于 10mm 时,精度为 ±0.02mm;尺寸范围大于等于 10mm 时,精度为 ±0.1mm。为提高测试效率、减少人为因素导致的错误,建议采用试样尺寸自动测量装置(ASMD)。ASMD 可将试样尺寸自动输入到 Bluehill 软件中,并通过软件计算平均值,无需手动计算和输入数据,从而降低了人为错误风险。
(二)预应力设置
预应力的作用是在测试数据采集前,给试样施加一定拉力,避免试样因夹持时可能受到压缩力而导致弯曲,进而造成应力 / 应变曲线开始阶段出现趾区,影响测试结果。对于模量测量,预应力为正值且 0<σ0≤Et/2000,对应着预应变 ε0≤0.05%;对于相关应力测量(如 σ* = σy 或 σm),0<σ0≤σ*/100。以模量为 2500MPa、拉伸强度为 70MPa 为例,综合两种测量要求,预应力不应当超过 0.7MPa。在软件上的预加载设置需根据这些规定进行调整。
(三)试验速度变化
在试验速度方面,标准增加了 0.125mm/min、0.25mm/min、0.5mm/min 和 300mm/min 这四个推荐的试验速度。同时,新规定一个试验可采用两种速度,与老版标准相比,减少了测试时间和样品成本。具体要求是先采用 1mm/min 的速度测量拉伸模量,之后在 0.25%-0.3% 之间切换速度到合适的值,确保速度变化发生在应变不大于 0.3% 以内。
(四)引伸计精度要求
引伸计应符合 1 级精度要求。由于模量的测量范围在 0.05-0.25% 之间,使用 1A 类型试样时,75mm 标距对应的绝对精度为 ±1.5μm;如果是 QC 测试,采用 50mm 标距,则绝对精度要求达到 ±1μm。标距越小,对引伸计的要求越高。应变测量既可以使用接触式引伸计也可以使用非接触式引伸计。手动夹持式引伸计弹簧夹设计,夹持方便,适用于各种试样尺寸,内置保护装置可减少引伸计因过度伸长而导致损坏,平衡测量臂几乎没有重量,消除了对被测材料性能的影响,且每次都会自动将其定位到正确的位置和标距,保证测试结果的准确性。自动夹持引伸计和视频引伸计则能消除操作人员对应变结果的影响,提高测试结果的一致性和可重复性,通过非接触应变测量,可防止试样过早损坏,从而获得最准确的结果。
三、标准的应用与实践
(一)企业应用案例
杭州百和利新材料有限公司自我承诺其生产的产品符合 GB/T 1040.1 - 2018《塑料 拉伸性能的测定第 1 部分:总则》规定的技术要求,并在相应的产品包装上明示标准号。这表明该公司在生产过程中严格遵循国家标准,对产品的拉伸性能进行严格把控。通过按照标准进行生产,企业能够确保产品质量稳定,提高产品的市场竞争力。例如,在原材料的选择上,企业会根据标准要求选择具有合适拉伸性能的塑料材料,以保证最终产品能够满足标准规定的拉伸强度、断裂伸长率等指标。同时,在生产工艺的控制上,企业会通过优化注塑、挤塑等工艺参数,确保生产出的塑料产品在尺寸精度、内部结构等方面符合标准要求,从而保证产品在拉伸性能测试中能够取得良好的结果。
(二)试验设备与方法
鲲鹏 BOYI 2025 电子万能材料试验机在塑料拉伸强度及伸长率试验中具有重要作用。配合手动楔形拉伸夹具和大变形引伸计,可以准确地测量塑料材料的拉伸性能。试验过程如下:首先,根据标准要求准备试样,确保试样的尺寸和形状符合 GB/T 1040.1 - 2018 的规定。然后,将试样安装在手动楔形拉伸夹具上,确保夹持牢固且对中良好,防止试样在试验过程中滑脱或因夹持不对中而导致额外应力集中。接着,设置大变形引伸计,确保其能够准确测量试样在拉伸过程中的变形量。试验开始后,电子万能材料试验机按照设定的速度对试样进行拉伸,同时记录拉伸过程中的力值和位移等数据。通过对记录的数据进行处理,可以计算出塑料材料的拉伸强度和断裂伸长率等指标。例如,在一次试验中,对某种塑料材料进行拉伸测试,试验机以一定的速度持续拉伸试样,大变形引伸计准确地记录了试样在不同拉伸阶段的变形量。从记录的数据中计算出该塑料材料的拉伸强度为 [具体数值] MPa,断裂伸长率为 [具体数值]%。这些结果可以为塑料材料的性能评估和产品质量控制提供重要依据。
(三)质量监督抽查
结合第四师农用地膜产品质量监督抽查实施细则,GB/T 1040.1 - 2018 标准在质量监督中发挥着关键作用。在质量监督抽查中,检验项目包括厚度偏差、宽度极限偏差、总灰分、拉伸负荷、断裂标称应变和直角撕裂负荷等。其中,拉伸负荷和断裂标称应变的检测依据就是 GB/T 1040.1 - 2018 和 GB/T 1040.3 - 2006。抽查过程中,从生产、销售企业的待销产品中随机抽取有产品质量检验合格证明或者以其他形式表明合格的产品。抽取的样品应为同一原料配方、同一型号规格、同一生产线、同一批次的产品。例如,在对某批次农用地膜进行质量监督抽查时,按照标准要求随机抽取了 3 卷薄膜,其中 2 卷为检验样品,1 卷为备用样品。通过对检验样品进行厚度、宽度、拉伸负荷等项目的检测,依据标准判断该批次农用地膜是否合格。如果检验项目全部合格,则判定为被抽查产品合格;若检验项目中任一项或一项以上不合格,则判定为被抽查产品不合格。这样的质量监督抽查能够确保农用地膜产品符合国家标准要求,保障农业生产的质量和安全。
四、标准的价值与展望
(一)标准的重要价值
GB/T 1040.1-2018 标准在塑料拉伸性能测定中具有不可替代的重要性。首先,它为塑料行业提供了统一、规范的测试方法,确保了不同企业、不同地区生产的塑料产品在拉伸性能测试方面具有可比性。例如,在国际贸易中,该标准使得各国之间的塑料产品交易更加顺畅,减少了因测试方法不一致而导致的贸易纠纷。
其次,标准对试样尺寸、预应力、试验速度和引伸计等关键要素的严格规定,有助于提高测试结果的准确性和可靠性。据统计,采用该标准进行测试,能够将测试结果的误差控制在较小范围内,如在引伸计精度要求方面,能够使模量测量的误差降低至 [具体数据] 以内。
此外,标准的应用促进了塑料行业的技术进步和产品质量提升。企业为了满足标准要求,不断改进生产工艺和技术,研发出具有更高拉伸性能的塑料产品。例如,一些企业通过优化材料配方和加工工艺,使塑料产品的拉伸强度提高了 [具体百分比],断裂伸长率也有了显著提升。
(二)对塑料行业发展的积极影响
展望未来,GB/T 1040.1-2018 标准将对塑料行业的发展产生积极而深远的影响。一方面,随着标准的不断推广和应用,塑料行业的整体质量水平将得到进一步提高。企业将更加注重产品的拉伸性能,加大在研发和生产方面的投入,推动行业向高质量、高性能方向发展。
另一方面,标准的持续更新和完善将引领塑料行业的技术创新。随着科技的不断进步,新的材料和测试技术不断涌现,标准也将与时俱进,纳入更多先进的测试方法和要求。这将促使企业不断探索新的技术和工艺,提高自身的核心竞争力。
同时,标准的国际化趋势也将为我国塑料行业带来更多的机遇和挑战。我国企业可以通过积极参与国际标准的制定和修订,提升我国在塑料领域的国际话语权,推动我国塑料产品走向世界。
总之,GB/T 1040.1-2018 标准在塑料拉伸性能测定中发挥着重要作用,它不仅为塑料行业提供了技术支撑和规范指导,也为行业的发展注入了强大动力。相信在标准的引领下,我国塑料行业将迎来更加美好的未来。