Klass.Nr: 55104
DEUTSCHE NORM
April 2011
D
DIN EN ISO 178
ICS 83.080.01
Ersatz für DIN EN ISO 178:2006-04
Kunststoffe – Bestimmung der Biegeeigenschaften (ISO 178:2010); Deutsche Fassung EN ISO 178:2010 Plastics – Determination of flexural properties (ISO 178:2010); German version EN ISO 178:2010 Plastiques – Détermination des propriétés en flexion (ISO 178:2010); Version allemande EN ISO 178:2010
Gesamtumfang 26 Seiten
Normenausschuss Kunststoffe (FNK) im DIN
©
DIN Deutsches Institut für Normung e. V. · Jede Art der Vervielfältigung, Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin, gestattet. Alleinverkauf der Normen durch durch Beuth Verlag Verlag GmbH, 10772 10772 Berlin
Preisgruppe 13 www.din.de www.beuth.de
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DIN EN ISO 178:2011-04
Nationales Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 178:2010) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 61 „Plastics“ (Sekretariat: ANSI, U.S.A.) in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/TC 249 „Kunststoffe“ (Sekretariat: NBN, Belgien) erarbeitet. Das zuständige deutsche Gremium ist der Arbeitsausschuss NA 054-01-02 AA „Mechanische Eigenschaften und Probekörperherstellung“ im Normenausschuss Kunststoffe (FNK). Die in diesem Dokument zitierten Internationalen Normen sind unter gleicher Zählnummer als DIN (EN) ISO ins Deutsche Normenwerk übernommen worden. Dies gilt nicht für ISO 2602, ISO 16012 und ISO 20753, zu denen es keine entsprechende Deutsche Norm zu benennen gibt.
Änderungen Gegenüber DIN EN ISO 178:2006-04 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a)
Norm redaktionell überarbeitet;
b)
Abschnitt 2 „Normative Verweisungen“ Verweisungen“ überarbeitet und dabei Datierungen gestrichen (Ausnahme neu aufgenommene ISO 294-1);
c)
Abschnitt 4 „Kurzbeschreibung“ neu formuliert;
d)
Position der Bilder im Text verändert und daraus resultierend neu nummeriert; Bild 5 „Querschnitt eines spritzgegossenen Probekörpers mit Einfallstellen und Entformungsschrägen (übertrieben dargestellt)“ und Bild 3 „Anforderungen „Anforderunge n an die Messunsicherheit bei der Bestimmung des Biegemoduls“ neu aufgenommen;
e)
Anhang A „Korrektur hinsichtlich der Nachgiebigkeit“ gestrichen gestrichen und daraus resultierend bisherigen Anhang B „Angaben zur Präzision“ in Anhang Anhan g A umbenannt;
f)
Anhang B (informativ) „Einfluss der Änderung der Prüfgeschwindigkeit auf auf die Prüfergebnisse der Biegeeigenschaften“ neu aufgenommen;
g)
Abschnitt „Literaturhinweise“ aufgenommen.
Frühere Ausgaben DIN 53452: 1941-05, 1944-11, 1955x-02, 1977-04 DIN 53453: 1943-11, 1952-02, 1954-07, 1958-05, 1965-10, 1975-05 DIN 53457: 1968-05, 1987-06, 1987-10 DIN EN ISO 178: 1997-02, 2003-06, 2006-04
2
EUROPÄISCHE NORM
EN ISO 178
EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE
Dezember 2010
ICS 83.080.01
Ersatz für EN ISO 178:2003
Deutsche Fassung
Kunststoffe — Bestimmung der Biegeeigenschaften (ISO 178:2010) Plastics — Determination of flexural properties (ISO 178:2010)
Plastiques — Détermination des propriétés en flexion (ISO 178:2010)
Diese Europäische Norm wurde vom CEN am 14. Dezember 2010 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschäftsordnung zu erfüllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europäischen Norm ohne jede Änderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum des CEN-CENELEC oder bei jedem CENMitglied auf Anfrage erhältlich. Diese Europäische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Französisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch Übersetzung in seine Landessprache gemacht und dem ManagementZentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Königreich und Zypern.
EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION
Management-Zentrum: Avenue Marnix 17, B-1000 Brüssel
© 2010 CEN
Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.
Ref. Nr. EN ISO 178:2010 D
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
Inhalt Seite
Vorwort ................................................................................................................................................................3 1
Anwendungsbereich .............................................................................................................................4
2
Normative Verweisungen......................................................................................................................5
3
Begriffe ...................................................................................................................................................5
4
Kurzbeschreibung .................................................................................................................................8
5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
Prüfmaschine .........................................................................................................................................8 Allgemeines............................................................................................................................................8 Prüfgeschwindigkeit..............................................................................................................................8 Auflager und Druckfinne.......................................................................................................................9 Kraft- und Durchbiegungsmesssysteme ..........................................................................................10 Geräte zur Messung der Breite und Dicke der Probekörper ...........................................................11
6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5
Probekörper..........................................................................................................................................12 Form und Maße ....................................................................................................................................12 Anisotrope Materialien ........................................................................................................................13 Herstellung von Probekörpern ...........................................................................................................13 Überprüfung der Probekörper ............................................................................................................14 Anzahl der Probekörper ......................................................................................................................14
7
Konditionier- und Prüfklima ...............................................................................................................14
8
Durchführung.......................................................................................................................................14
9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5
Berechnung und Auswertung ............................................................................................................18 Biegespannung....................................................................................................................................18 Biegedehnung......................................................................................................................................18 Biegemodul ..........................................................................................................................................18 Statistische Größen.............................................................................................................................19 Geltende Stellen...................................................................................................................................19
10
Präzision ...............................................................................................................................................19
11
Prüfbericht............................................................................................................................................19
Anhang A (informativ) Angaben zur Präzision...............................................................................................21 Anhang B (informativ) Einfluss der Änderung der Prüfgeschwindigkeit auf die Prüfergebnisse der Biegeeigenschaften.............................................................................................................................23 Literaturhinweise ..............................................................................................................................................24
2
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 178:2010) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 61 „Plastics“ in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/TC 249 „Kunststoffe“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom NBN gehalten wird. Diese Europäische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Veröffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Juni 2011, und etwaige entgegenstehende nationale Normen müssen bis Juni 2011 zurückgezogen werden. Es wird auf die Möglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berühren können. CEN [und/oder CENELEC] sind nicht dafür verantwortlich, einige oder alle diesbezüglichen Patentrechte zu identifizieren. Dieses Dokument ersetzt EN ISO 178:2003. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschäftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Länder gehalten, diese Europäische Norm zu übernehmen: Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Königreich und Zypern.
Anerkennungsnotiz Der Text von ISO 178:2010 wurde vom CEN als EN ISO 178:2010 ohne irgendeine Abänderung genehmigt.
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DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
1 Anwendungsbereich 1.1 Diese Internationale Norm legt ein Verfahren zur Ermittlung der Biegeeigenschaften von steifen (siehe 3.12) und halbsteifen Kunststoffen unter definierten Bedingungen fest. Ein genormter Probekörper wird festgelegt, jedoch sind die Parameter für andere gegebenenfalls anzuwendende Probekörpergrößen enthalten. Ein Bereich von Prüfgeschwindigkeiten ist enthalten. 1.2 Das Verfahren wird für die Untersuchung des Biegeverhaltens der Probekörper und für die Bestimmung der Biegefestigkeit, des Biegemoduls und anderer Gesichtspunkte der Biegespannungs-BiegedehnungsBeziehung unter den definierten Bedingungen eingesetzt. Es wendet einen frei unterstützten Balken an, der in der Mitte der Auflagedistanz belastet wird (Dreipunktbiegeversuch). 1.3
Das Prüfverfahren ist zur Anwendung auf folgende Werkstoffgruppen geeignet:
⎯
thermoplastische Formmassen, Extrudiermassen und Gussmassen, einschließlich gefüllter und verstärkter Compounds in Ergänzung zu den ungefüllten Sorten; steife thermoplastische Platten;
⎯
duroplastische Formmassen, einschließlich gefüllter und verstärkter Compounds; duroplastische Platten.
In Übereinstimmung mit ISO 10350-1 [5] und ISO 10350-2 [6] gilt diese Internationale Norm für faserverstärkte Compounds mit Faserlängen ≤ 7,5 mm vor der Verarbeitung. In Bezug auf langfaserverstärkte Werkstoffe (Laminate) mit Faserlängen > 7,5 mm siehe ISO 14125 [7]. Das Verfahren ist üblicherweise nicht für harte Schaumstoffe oder Schicht-Verbundwerkstoffe geeignet, die Schaumstoffe enthalten. In diesen Fällen kann ISO 1209-1 [3] und/oder ISO 1209-2 [4] angewendet werden. ANMERKUNG Für bestimmte Sorten textilfaserverstärkter Kunststoffe ist ein Vierpunktbiegeversuch vorzuziehen. Dies ist in ISO 14125 beschrieben.
1.4 Das Verfahren wird mit Probekörpern durchgeführt, die direkt in den festgelegten Maßen geformt, aus dem Mittelteil eines Norm-Vielzweckprobekörpers (siehe ISO 20753) ausgearbeitet oder aus fertigen oder halbfertigen Produkten wie Formteilen, Schichtstoffen oder extrudierten oder gegossenen Platten ausgearbeitet werden können. 1.5 Das Verfahren legt die bevorzugten Maße für den Probekörper fest. Prüfungen an Probekörpern mit davon abweichenden Maßen oder Probekörpern, die unter anderen Bedingungen hergestellt wurden, können zu Ergebnissen führen, die nicht vergleichbar sind. Andere Einflüsse, wie z. B. die Prüfgeschwindigkeit und das Konditionieren der Probekörper können ebenfalls die Prüfergebnisse beeinflussen. ANMERKUNG Besonders bei teilkristallinen Polymeren wirkt sich die Dicke der orientierten Hautschicht, die von den Formgebungsbedingungen und der Probekörperdicke abhängt, auch auf die Biegeeigenschaften aus.
1.6 Das Verfahren ist nicht geeignet für die Bestimmung von konstruktiven Parametern, jedoch kann es bei Materialprüfungen und als Prüfung bei der Qualitätskontrolle eingesetzt werden. 1.7 Bei Werkstoffen, die ein nichtlineares Spannung-/Dehnungsverhalten aufzeigen, sind Biegeeigenschaften nur nominell. Die angegebenen Gleichungen wurden unter Annahme eines linear-elastischen Verhaltens abgeleitet und gelten für die Durchbiegungen des Probekörpers, die im Vergleich zu dessen Dicke gering sind. Für den bevorzugten Probekörper (mit den Maßen 80 mm × 10 mm × 4 mm) bei einer konventionellen Biegedehnung von 3,5 % und einem Verhältnis von Auflagedistanz/Dicke L/h von 16 beträgt die Durchbiegung 1,5 h. Biegeprüfungen sind mehr für steife und spröde Materialien geeignet, die kleine Durchbiegungen beim Bruch zeigen, als für weiche und biegsame Materialien geeignet. 1.8 Im Gegensatz zu den früheren Ausgaben dieser Internationalen Norm, werden in dieser Ausgabe zwei Verfahren festgelegt, Verfahren A und Verfahren B. Verfahren A entspricht dem Verfahren in den früheren Ausgaben dieser Internationalen Norm, d. h. es setzt während der Prüfung eine Dehngeschwindigkeit von 1 %/min ein. Verfahren B setzt zwei unterschiedliche Dehngeschwindigkeiten ein: 1 %/min für die Bestimmung des Biegemoduls und abhängig von der Verformbarkeit des Materials 5 %/min und 50 %/min für die Bestimmung des Restes der Biegespannungs-Biegedehnungs-Kurve.
4
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
2
Normative Verweisungen
Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen ). ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing ISO 293, Plastics — Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials ISO 294-1:1996, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 1: General principles, and moulding of multipurpose and bar test specimens ISO 295, Plastics — Compression moulding of test specimens of thermosetting materials ISO 2602, Statistical interpretation of test results — Estimation of the mean — Confidence interval ISO 2818, Plastics — Preparation of test specimens by machining ISO 7500-1, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system
ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometers used in uniaxial testing ISO 10724-1, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermosetting powder moulding compounds (PMCs) — Part 1: General principles, and moulding of multipurpose test specimens
ISO 16012, Plastics — Determination of linear dimensions of test specimens ISO 20753, Plastics — Test specimens ISO 23529, Rubber — General procedures for preparing and conditioning test pieces for physical test methods
3
Begriffe
Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe
3.1 Prüfgeschwindigkeit v
relative Geschwindigkeit zwischen den Proben-Auflagern und der Druckfinne ANMERKUNG
Sie wird in Millimeter je Minute (mm/min) angegeben.
3.2 Biegespannung σ
f
Nennspannung an der Außenfläche des Probekörpers in der Mitte der Auflagedistanz ANMERKUNG
Sie wird nach der Gleichung (5) in 9.1 berechnet und wird in Megapascal (MPa) angegeben.
3.3 Biegespannung beim Bruch σ
fB
Biegespannung beim Bruch des Probekörpers (siehe Bild 1, Kurven a und b) ANMERKUNG
Sie wird in Megapascal (MPa) angegeben.
5
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
3.4 Biegefestigkeit σ
fM
maximale Biegespannung, die während der Prüfung von dem Probekörper ertragen wird (siehe Bild 1, Kurven a und b) ANMERKUNG
Sie wird in Megapascal (MPa) angegeben.
3.5 Biegespannung bei konventioneller Durchbiegung σ
fc
Biegespannung bei der konventionellen Durchbiegung sC nach 3.7 (siehe auch Bild 1, Kurve c) ANMERKUNG
Sie wird in Megapascal (MPa) angegeben.
3.6 Durchbiegung s
Verschiebung der Ober- oder Unterseite des Probekörpers in der Mitte der Auflagedistanz während des Biegeversuchs gegenüber der ursprünglichen Lage ANMERKUNG
Sie wird in Millimeter (mm) angegeben.
3.7 konventionelle Durchbiegung sC
Durchbiegung, die dem 1,5-fachen der Dicke h des Probekörpers entspricht ANMERKUNG 1 Sie wird in Millimeter (mm) angegeben. ANMERKUNG 2 Bei einer Auflagedistanz L von 16 h entspricht die konventionelle Durchbiegung einer Biegedehnung (siehe 3.8) von 3,5 %.
3.8 Biegedehnung ε
f
anteilige Längenänderung eines Elementes der Außenfläche des Probekörpers in der Mitte der Auflagedistanz (Nennwert) ANMERKUNG 1
Sie wird als dimensionsloses Verhältnis oder in Prozent (%) angegeben.
ANMERKUNG 2
Sie wird nach den Gleichungen (6) und (7) in 9.2 berechnet.
6
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
Kurve a Kurve b Kurve c
Probekörper, der vor dem Fließen bricht Probekörper, der ein Maximum erreicht und dann vor Erreichen der konventionellen Durchbiegung sC bricht Probekörper, der weder ein Maximum erreicht noch vor Erreichen der konventionellen Durchbiegung sC bricht
Bild 1 — Typische Kurvenverläufe der Biegespannung σ f in Abhängigkeit von der Biegedehnung ε f und der Durchbiegung s 3.9 Biegedehnung beim Bruch ε
fB
Biegedehnung, bei der der Probekörper bricht (siehe Bild 1, Kurven a und b) ANMERKUNG
Sie wird als dimensionsloses Verhältnis oder in Prozent (%) angegeben.
3.10 Biegedehnung bei Biegefestigkeit ε
fM
Biegedehnung bei maximaler Biegespannung (siehe Bild 1, Kurven a und b) ANMERKUNG
Sie wird als dimensionsloses Verhältnis oder in Prozent (%) angegeben.
3.11 Biege-Elastizitätsmodul Biegemodul E f
Verhältnis der Spannungsdifferenz σ f2 − σ f1 und der dazugehörigen Dehnungsdifferenz ε f2 (= 0,002 5) − ε f1 (= 0,000 5) [siehe 9.3, Gleichung (9)] ANMERKUNG 1
Er wird in Megapascal (MPa) angegeben.
ANMERKUNG 2
Der Biegemodul ist nur ein Näherungswert des Young ′schen Elastizitätsmoduls.
7
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
3.12 steifer Kunststoff Kunststoff, dessen Biege-Elastizitätsmodul oder, wenn dies nicht möglich ist, Zug-Elastizitätsmodul über 700 MPa liegt [ISO 472 [1]]
3.13 Auflagedistanz L
Abstand zwischen den Berührungspunkten zwischen dem Probekörper und den Probekörper-Auflagern (siehe Bild 2) ANMERKUNG
Sie wird in Millimeter (mm) angegeben.
3.14 Biegedehngeschwindigkeit r
Geschwindigkeit, um die die Biegedehnung (siehe 3.8) während der Prüfung zunimmt ANMERKUNG
Sie wird in reziproken Sekunden (s−1) oder als Prozent je Sekunde (% · s −1) angegeben.
4 Kurzbeschreibung Ein auf zwei Auflagern ruhender Probekörper mit rechteckigem Querschnitt wird in der Mitte zwischen den Auflagern mit einer Druckfinne durchgebogen. Der Probekörper wird in dieser Weise mit einer konstanten Prüfgeschwindigkeit in der Mitte durchgebogen bis entweder ein Bruch an der Außenfläche des Probekörpers eintritt oder bis die maximale Dehnung von 5 % erreicht ist (siehe 3.8), je nachdem, was zuerst eintritt. Während dieses Vorgangs werden die auf den Probekörper aufgebrachte Kraft und die entsprechende Durchbiegung in der Mitte des Probekörpers gemessen.
5 Prüfmaschine 5.1 Allgemeines Die Prüfmaschine muss ISO 7500-1 und ISO 9513 sowie den in 5.2 bis 5.4 angeführten Anforderungen entsprechen.
5.2 Prüfgeschwindigkeit Die Prüfmaschine muss die in Tabelle 1 festgelegte Prüfgeschwindigkeit (siehe 3.1) einhalten können.
8
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
Tabelle 1 — Empfohlene Werte für die Prüfgeschwindigkeit, v
a
Prüfgeschwindigkeit v
Grenzabweichung
mm/min
%
1a
± 20
2
± 20
5
± 20
10
± 20
20
± 10
50
± 10
100
± 10
200
± 10
500
± 10
Die niedrigste Geschwindigkeit wird bei Probekörpern mit Dicken zwischen 1 mm und 3,5 mm angewendet (siehe auch 8.5).
5.3 Auflager und Druckfinne Zwei Auflager und eine mittige Druckfinne werden entsprechend Bild 2 angeordnet. Die Auflager und die Druckfinne müssen über die Breite des Probekörpers innerhalb von ± 0,2 mm parallel liegen. Der Radius R1 der Druckfinne und der Radius R2 der Auflager müssen folgende Maße aufweisen: R1 = 5,0
mm ± 0,2 mm;
R2 = 2,0
mm ± 0,2 mm bei einer Dicke des Probekörpers ≤ 3 mm;
R2 = 5,0
mm ± 0,2 mm bei einer Dicke des Probekörpers > 3 mm.
Die Auflagedistanz L muss einstellbar sein.
9
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
Legende 1
Probekörper F aufgebrachte Kraft R1 Radius der Druckfinne R2 Radius der Auflager h Dicke des Probekörpers l Länge des Probekörpers Auflagedistanz L
Bild 2 — Lage des Probekörpers zu Beginn des Versuches
5.4 Kraft- und Durchbiegungsmesssysteme 5.4.1
Kraftmesssystem
Das Kraftmesssystem muss den Anforderungen der Klasse 1 nach ISO 7500-1 entsprechen.
5.4.2
Durchbiegungsmesssystem
Das Durchbiegungsmesssystem muss den Anforderungen der Klasse 1 nach ISO 9513 entsprechen. Dies gilt für den gesamten Bereich der zu messenden Durchbiegung. Kontaktfreie Systeme dürfen unter der Voraussetzung verwendet werden, dass die oben angeführten Anforderungen an die Fehlergrenze erfüllt sind. Das Messsystem darf nicht durch die Maschinennachgiebigkeit beeinflusst werden. Bei der Bestimmung des Biegemoduls muss das Durchbiegungsmesssystem in der Lage sein, die Änderung der Durchbiegung mit einer Messunsicherheit von 1 % des entsprechenden Messwertes oder einer höheren Messunsicherheit zu messen, die bei einer Auflagedistanz L von 64 mm und einer Probekörperdicke h von 4,0 mm einem Wert von ± 3,4 µm entspricht (siehe Bild 3). Andere Auflagedistanzen und Probekörperdicken führen zu abweichenden Anforderungen an die Fehlergrenze des Durchbiegungsmesssystems. Geeignet ist jedes Durchbiegungsmesssystem, das zur Messung der Durchbiegung mit der oben festgelegten Fehlergrenze in der Lage ist.
10
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
ANMERKUNG Die Traversenauslenkung beinhaltet nicht nur die Durchbiegung des Probekörpers, sondern auch das Eindrücken der Druckfinne und der Auflager in den Probekörper sowie Maschinennachgiebigkeit. Letztere ist maschinenund belastungsabhängig. Deshalb sind von unterschiedlichen Maschinenarten ermittelte Ergebnisse nicht vergleichbar.
Allgemein ist die Messung der Traversenauslenkung nicht für die Modulbestimmung geeignet, es sei denn, eine Übereinstimmungskorrektur wird vorgenommen.
Legende
σ ε
s
Biegespannung Biegedehnung entsprechende Durchbiegung bei einer Probekörperdicke von 4 mm und einer Distanz zwischen den Auflagern von 64 mm
Bild 3 — Anforderungen an die Messunsicherheit bei der Bestimmung des Biegemoduls
5.5 Geräte zur Messung der Breite und Dicke der Probekörper 5.5.1 5.5.1.1
Feste Materialien Probekörperdicke
Die Dicke des Probekörpers ist nach ISO 16012 mit einem Mikrometer innerhalb von ± 2 mm von der Mittellinie des Probekörpers zu messen. Abweichend von der in ISO 16012 festgelegten Fehlergrenze von ± 0,02 mm ist ein Mikrometer mit einer Fehlergrenze von ± 0,01 mm zu verwenden. Der Drückerfuß muss plan und rund sein mit einem Durchmesser ≥ 4 mm und die gegenüber liegende Messfläche ist eine Kugelkalotte mit einen Radius von 50 mm, um Fehler bei der Ausrichtung des Probekörpers zu vermeiden.
5.5.1.2
Probekörperbreite
Die Breite des Probekörpers ist nach ISO 16012 mit einem Mikrometer mit einer in ISO 16012 festgelegten Fehlergrenze von ± 0,02 mm zu messen. Die Messflächen sind entweder plan und rund mit einem Durchmesser vom 1 mm, oder rechteckig mit einer Länge von 1 mm parallel zur Probekörperbreite.
5.5.2
Flexible Materialien
Die Maße der Probekörper sind nach ISO 23529 zu erfassen.
11
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
6
Probekörper
6.1 Form und Maße 6.1.1 Allgemeines Die Maße der Probekörper müssen mit der entsprechenden Werkstoffnorm und, sofern zutreffend, mit 6.1.2 oder 6.1.3 übereinstimmen. Anderenfalls muss der Probekörpertyp zwischen den interessierten Seiten vereinbart werden.
6.1.2
Bevorzugter Probekörpertyp
Die Maße des bevorzugten Probekörpers, in Millimeter, sind: Länge l : 80 ± 2 Breite b: 10,0 ± 0,2 Dicke h: 4,0 ± 0,2 Bei keinem Probekörper darf die Dicke im mittleren Drittel der Länge um mehr als 2 % von ihrem Mittelwert abweichen. Die Breite darf vom Mittelwert dieses Teils der Probe um nicht mehr als 3 % abweichen. Der Proben-Querschnitt sollte bevorzugt rechteckig und ohne abgerundete Kanten sein, außer wie in 6.4 angegeben. Der bevorzugte Probekörper darf aus dem Mittelteil eines Vielzweckprobekörpers nach ISO 20753 ausgearbeitet werden.
6.1.3
Andere Probekörper
Wenn es nicht möglich oder erwünscht ist, den bevorzugten Probekörper zu verwenden, ist ein Probekörper mit den in Tabelle 2 angegebenen Maßen zu verwenden. ANMERKUNG Bestimmte Prüfvorschriften fordern, dass Probekörper aus Platten, deren Dicke größer ist als die festgelegte obere Grenze, auf eine genormte Dicke reduziert werden, indem nur eine Seite abgearbeitet wird. In solchen Fällen ist es übliche Praxis, den Probekörper so hinzulegen, dass sich die Originaloberfläche in Kontakt mit den beiden Auflagern befindet und die Belastung zentrisch durch die Druckfinne auf der bearbeiteten Probenoberfläche erfolgt.
Tabelle 2 — Werte der Probekörperbreite b in Abhängigkeit von der Dicke
h
Maße in Millimeter
Nenndicke h
a
12
Breite ba (± 0,5)
1 < h ≤ 3
25,0
3 < h ≤ 5
10,0
5 < h ≤ 10
15,0
10 < h ≤ 20
20,0
20 < h ≤ 35
35,0
35 < h ≤ 50
50,0
Bei Materialien mit sehr grobem Füllstoff muss die Mindestbreite 30 mm betragen.
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
6.2 Anisotrope Materialien 6.2.1 Im Fall von Materialien, deren Biegeeigenschaften von der Orientierung abhängigen, ist der Probekörper so zu wählen, dass die Biegespannung auf die gleiche Art und Weise und in der gleichen Richtung aufgebracht wird, wie es bei der Endanwendung, falls bekannt, sein wird. Der Zusammenhang zwischen dem Probekörper und dem vorgesehenen Endprodukt bestimmt die Möglichkeit der Verwendung von genormten Probekörpern. ANMERKUNG Die Lage oder die Orientierung und die Maße der Probekörper haben manchmal einen sehr ausgeprägten Einfluss auf die Prüfergebnisse.
6.2.2 Wenn das Material einen wesentlichen Unterschied ( > 20 %) der Biegeeigenschaften in zwei Hauptrichtungen aufweist, muss es in diesen beiden Richtungen geprüft werden. Die Orientierung der Probekörper bezüglich der Hauptrichtungen muss aufgezeichnet werden (siehe Bild 4).
Legende L Längsrichtung des Produktes W Querrichtung des Produktes
Lage des Probekörpers
Richtung des Produktes
LN
längs
WN
quer
LP
längs
WP
quer
Richtung der Kraft senkrecht parallel
Bild 4 — Lage des Probekörpers bezüglich der Richtung des Produktes und der Richtung der Kraft
6.3 Herstellung von Probekörpern 6.3.1
Formmassen, Extrudiermassen oder Gussmassen
Die Probekörper müssen nach den entsprechenden Werkstoff-Spezifikationen hergestellt werden. Falls keine existiert und nichts anderes festgelegt ist, müssen die Probekörper entweder nach ISO 293 oder ISO 295 direkt aus dem Material gepresst, oder nach ISO 294-1 oder ISO 10724-1 spritzgegossen werden, wie zutreffend.
13
DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
6.3.2 Platten Die Probekörper müssen nach ISO 2818 aus fertigen oder aus halbfertigen Produkten ausgearbeitet werden.
6.4 Überprüfung der Probekörper Die Probekörper dürfen keine Verdrehungen aufweisen und müssen vorzugsweise zueinander senkrechte Oberflächen haben (siehe aber die Anmerkung). Alle Oberflächen und Kanten müssen frei von Einfallstellen, Kratzern, Vertiefungen und Graten sein (siehe ISO 294-1:1996, Änderung 2:2005, Anhang D). Die Probekörper müssen visuell mit Haarlineal, Zimmermannswinkel oder ebener Platte und mittels Messung mit Mikrometerschrauben auf Übereinstimmung mit diesen Anforderungen geprüft werden. Probekörper, die messbare oder sichtbare Abweichungen von einer oder mehreren dieser Anforderungen aufweisen, müssen verworfen oder vor der Prüfung auf einwandfreie Größe und Form nachgearbeitet werden. ANMERKUNG Spritzgegossene Probekörper haben gewöhnlich Entformungsschrägen zwischen 1° und 2° zur Erleichterung des Entformens. Demzufolge sind die Seitenflächen spritzgegossener Probekörper im Allgemeinen nicht parallel. Außerdem sind spritzgegossene Probekörper nie vollständig frei von Einfallstellen. Darüber hinaus ist aufgrund der Unterschiede in der Abkühlvorgeschichte die Dicke in der Mitte des Probekörpers im Allgemeinen geringer als am Rand.
6.5 Anzahl der Probekörper 6.5.1 Mindestens fünf Probekörper müssen in jeder Prüfrichtung geprüft werden (siehe Bild 4). Wenn eine größere Präzision des Mittelwertes gefordert ist, darf die Anzahl der Probekörper mehr als fünf betragen. Das kann mit Hilfe des Vertrauensbereiches (95%ige Wahrscheinlichkeit, siehe ISO 2602) abgeschätzt werden. 6.5.2
Bei direkt spritzgegossenen Probekörpern müssen mindestens fünf geprüft werden.
Es wird empfohlen, die Probekörper immer auf der gleichen Seite zu belasten, d. h. mit der Seite, die in Kontakt war mit dem Formnest oder mit der feststehenden Platte (siehe ISO 294-1 oder ISO 10724-1 falls zutreffend), um eine Asymmetrie auszuschließen, die durch den Formgebungsprozess hervorgerufen wurde.
6.5.3 Die Ergebnisse von Probekörpern, die außerhalb des mittleren Drittels der Auflagedistanz brechen, müssen verworfen werden, und an ihrer Stelle sind neue Probekörper zu prüfen.
7
Konditionier- und Prüfklima
Die Probekörper müssen, wie in der Norm für das zu prüfende Material festgelegt, konditioniert werden. Fehlt diese Information, so ist die am besten zutreffende Bedingung aus ISO 291 auszuwählen, falls von den interessierten Seiten keine anderen Vereinbarungen getroffen wurden, z. B. für die Prüfung bei hohen oder niedrigen Temperaturen. Die bevorzugten Bedingungen nach ISO 291 finden sich im Normalklima 23/50, es sei denn, die Biegeeigenschaften des Materials sind feuchtigkeitsunempfindlich; in dem Fall ist keine Überwachung der Luftfeuchte erforderlich.
8 Durchführung 8.1 Die Breite b der Probekörper ist auf 0,1 mm und die Dicke h auf 0,01 mm in der Mitte der Probekörper zu messen (siehe Anmerkung 1 und Bild 5). Die mittlere Dicke h des Satzes Probekörper ist zu berechnen. ANMERKUNG 1 Spritzgegossene Probekörper sind im Querschnitt nie vollkommen eben und rechteckig. Bei der Messung der Dicke in der Mitte des Probekörpers wird das kleinste Maß berücksichtigt.
Probekörper, deren Dicke die Grenzabweichungen von ± 2 % des Mittelwertes überschreitet, sind zu verwerfen und durch andere, nach dem Zufallsprinzip ausgewählte, Probekörper zu ersetzen.
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Eine Dickendifferenz Δh von bis zu 0,1 mm infolge von Einfallstellen (siehe Bild 5) ist zulässig. ISO 294-1:1996, Änderung 2:2005, D.1.2, ist eine Anleitung zu entnehmen, wie der Nachdruck einzustellen ist, um Einfallstellen in spritzgegossenen Probekörpern zu minimieren. ANMERKUNG 2 Bei der Anwendung dieser Internationalen Norm werden die zur Berechnung der Biegeeigenschaften verwendeten Probekörpermaße nur bei Raumtemperatur gemessen. Bei der Messung von Eigenschaften bei anderen Temperaturen werden demzufolge die Auswirkungen der Wärmeausdehnung nicht berücksichtigt.
Legende größte Dicke des Probekörpers in diesem Querschnitt h geringste Dicke des Probekörpers in diesem Querschnitt Anforderung: ∆h (= hm − h) ≤ 0,1 mm hm
Bild 5 — Querschnitt eines spritzgegossenen Probekörpers mit Einfallstellen und Entformungsschrägen (übertrieben dargestellt) 8.2
Die Auflagedistanz L ist so einzustellen, dass sie der folgenden Gleichung entspricht: L =
(16 ± 1) h
(1)
und die sich ergebende Auflagedistanz ist auf 0,5 % zu messen. Beim bevorzugten Probekörper (siehe 6.1.2) beträgt die Auflagedistanz 64 mm. Gleichung (1) muss mit Ausnahme der folgenden Fälle angewendet werden: a)
Bei sehr dicken und unidirektional faserverstärkten Probekörpern ist falls nötig zur Vermeidung von Delamination durch Scherung, eine Auflagedistanz zu verwenden, die auf einem höheren Wert des Verhältnisses L / h basiert. ANMERKUNG
b)
Werte L / h von bis zu 60 können in solchen Fällen erforderlich sein.
Bei sehr dünnen Probekörpern, mit einem voraussichtlichen Modul unter 700 MPa (dem Grenzwert zwischen steifem und nicht steifem Kunststoff — siehe 3.12), ist eine Auflagedistanz zu verwenden, die auf einem niedrigeren Wert des Verhältnisses L / h basiert, um, falls nötig, Messungen innerhalb des Arbeitsbereichs der Prüfmaschine zu ermöglichen. Ein Wert L / h von 8 wird in solchen Fällen empfohlen.
c)
Bei weichen Thermoplasten, mit einem voraussichtlichen Modul unter 700 MPa (dem Grenzwert zwischen steifem und nicht steifem Kunststoff — siehe 3.12), ist falls nötig, zur Verhinderung eines Eindrückens der Auflager in den Probekörper eine Auflagedistanz zu verwenden, die auf einem höheren Wert des Verhältnisses L / h basiert. Ein Wert L / h von 32 wird in solchen Fällen empfohlen.
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8.3 Der Probekörper darf vor der Prüfung nicht wesentlich belastet werden. Es muss jedoch eine geringe Belastung angelegt werden, um einen gekrümmten Bereich am Anfang des Spannungs-DehnungsDiagramms zu vermeiden. Bei der Messung des Moduls muss die Biegespannung σ f0 im Probekörper zu Beginn einer Prüfung (siehe Bild 5), positiv sein und muss in folgendem Bereich liegen 0 < σ f 0
≤
5 × 10 −4 E f
(2)
was einer Vordehnung von ε f0 ≤ 0,05 % entspricht. Bei der Messung von Eigenschaften wie σ fM,σ fC oder σ fB, muss sie in folgendem Bereich liegen
0 < σ f 0
≤ 10
−2
fX
(3)
σ
Dabei steht X für M, B oder C. ANMERKUNG Der gemessene Biegemodul von stark viskoelastischen, duktilen Materialien, wie Polyethylen, Polypropylen und Polyamiden mit einem bestimmten Feuchtegehalt, wird deutlich durch eine Vorspannung beeinflusst.
a
≤ 5 × 10−4 E f oder ≤ 10−2
σ
f
Bild 6 — Beispiel von Spannungs-Dehnungs-Kurven nach einer Vorbelastung 8.4 Der Probekörper ist symmetrisch, und unter einem rechten Winkel zur Druckfinne und zu den Auflagern auf die zwei Auflager zu legen und die Vorbelastung (siehe 8.3) in der Mitte der Auflagedistanz entsprechend Bild 2 anzulegen. Für die Vorbelastung wird empfohlen, eine Traversengeschwindigkeit von 1 mm/min zu verwenden. Nachdem eine Vorbelastung erfolgt ist, ist das Durchbiegungsmesssystem auf Null zu setzen. 8.5 Bei der Bestimmung des Moduls wird die Prüfgeschwindigkeit nach der Norm für das zu prüfende Material eingestellt. Fehlt diese Information, ist aus Tabelle 1 ein Wert auszuwählen, der einer Biegedehnrate von 1 %/min am nächsten kommt. Daraus ergibt sich eine Prüfgeschwindigkeit von 2 mm/min für den bevorzugten Probekörper nach 6.1.2. Die zum Erreichen einer spezifischen Biegedehngeschwindigkeit erforderliche Prüfgeschwindigkeit kann mit der Gleichung (4) berechnet werden.
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2
v =
rL
600h
(4)
Dabei ist v
die Prüfgeschwindigkeit, in Millimeter je Minute;
r
die Biegedehngeschwindigkeit, in Prozent je Minute;
L h
die Auflagedistanz, in Millimeter; die Dicke des Probekörpers, in Millimeter.
8.6 Die Prüfung ist innerhalb von 1 min nach der abgeschlossenen Vorbelastung mit einer Geschwindigkeit, die für die Modulbestimmung (siehe 8.5) festgelegt/ausgewählt wurde, zu beginnen. Nachdem die Bereichsgrenze der Modulbestimmung erreicht wurde (0,05 % ≤ ε ≤ 0,25 %), ist die Prüfung entweder nach Verfahren A (siehe 8.7) oder Verfahren B (siehe 8.8) fortzusetzen. 8.7 Verfahren A (Bestimmung der Biegespannungs-Biegedehnungs-Kurve nur mit einer Prüfgeschwindigkeit): Die Aufzeichnung der Kraft und der Durchbiegung des Probekörpers ist ohne Unterbrechung mit der gleichen Prüfgeschwindigkeit wie beim Modulbestimmungsbereich (siehe 8.5) fortzusetzen. 8.8 Verfahren B (Bestimmung der Biegespannungs-Biegedehnungs-Kurve mit zwei Prüfgeschwindigkeiten): Nach der Aufzeichnung der Daten im Bestimmungsbereich des Moduls (siehe 8.6) ist entweder der Probekörper zu entlasten und erneut mit einer für das Material geeigneten höheren Geschwindigkeit zu beginnen oder direkt zur höheren Geschwindigkeit zu wechseln (ohne Entlastung des Probekörpers). Als die höhere Prüfgeschwindigkeit ist die nach der Norm für das zu prüfende Material festgelegte, zu verwenden. Fehlt diese Information, ist aus Tabelle 1 ein Wert auszuwählen, der einer Biegedehngeschwindigkeit von 5 %/min oder 50 %/min am nächsten kommt. Daraus ergibt sich eine Prüfgeschwindigkeit von 10 mm/min oder 100 mm/min für den bevorzugten Probekörper nach 6.1.2. Die Prüfgeschwindigkeit von 10 mm/min ist für Materialien anzuwenden, die ohne ein ausgeprägtes Spannungsmaximum brechen, und 100 mm/min für alle anderen Materialien. ANMERKUNG 1 Das entspricht der Durchführung des Zugversuchs, bei dem für die Modulbestimmung Testgeschwindigkeiten von 1 mm/min und für die Bestimmung anderer Zugeigenschaften bei Dehnungen größer 0,25 % Testgeschwindigkeiten von 5 mm/min oder 50 mm/min angewendet werden (siehe ISO 10350-1 [5]). ANMERKUNG 2 In Zugversuchen führte eine zehnfache Traversengeschwindigkeitssteigerung (von 5 mm/min auf 50 mm/min) zu einer Zunahme der Streckspannung von 8 %. Änderungen in Biegeversuchen sind in Anhang B zusammengestellt.
8.9 Die Kraft und die zugehörige Durchbiegung des Probekörpers sind während der Prüfung aufzuzeichnen, wenn möglich mit einem automatischen Aufzeichnungssystem, das eine vollständige BiegespannungsDurchbiegungs-Kurve für diesen Vorgang liefert [siehe 9.1, Gleichung (5)]. Alle zutreffenden, in Abschnitt 3 definierten Spannungen, Durchbiegungen und Dehnungen sind aus einer Kraft-Durchbiegungs-Kurve oder Spannungs-Durchbiegungs-Kurve oder aus gleichwertigen Kenndaten zu bestimmen.
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9
Berechnung und Auswertung
9.1 Biegespannung Die in Abschnitt 3 definierten Biegespannungsparameter sind nach folgender Gleichung zu berechnen: f =
σ
3 FL 2bh 2
(5)
Dabei ist σ
f
der gesuchte Biegespannungsparameter;
F
die aufgebrachte Kraft, in Newton;
L
die Auflagedistanz, in Millimeter;
b
die Breite des Probekörpers, in Millimeter;
h
die Dicke des Probekörpers, in Millimeter.
9.2 Biegedehnung Die in Abschnitt 3 definierten Biegedehnungen sind nach einer der folgenden Gleichungen zu berechnen: f =
ε
ε
f =
6 sh 2
(6)
L
600 sh 2
%
(7)
L
Dabei ist ε
f
der gesuchte Biegedehnungsparameter, angegeben als dimensionsloses Verhältnis oder in Prozent; die Durchbiegung, in Millimeter;
s h L
die Dicke des Probekörpers, in Millimeter; die Auflagedistanz, in Millimeter.
9.3 Biegemodul Zur Bestimmung des Biegemoduls sind die Durchbiegungen s1 und s2, die den gegebenen Werten der Biegedehnung ε f1 = 0,000 5 und ε f2 = 0,002 5 entsprechen, nach folgender Gleichung zu berechnen: si =
2
ε i L
f
6h
(i = 1 oder 2)
Dabei ist si ε
f i
L h
18
eine der Durchbiegungen, in Millimeter; die entsprechende Biegedehnung, deren Werte ε f1 und ε f2 oben angegeben sind; die Auflagedistanz, in Millimeter; die Dicke des Probekörpers, in Millimeter.
(8)
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Der Biegemodul E f , angegeben in Megapascal, ist nach folgender Gleichung zu berechnen: E f =
f 2 − σ f 1
σ
f 2 − ε f 1
(9)
ε
Dabei ist σ
die Biegespannung, gemessen bei der Durchbiegung s1, in Megapascal;
σ
die Biegespannung, gemessen bei der Durchbiegung s2, in Megapascal.
f1 f2
Alle Gleichungen, die Biegeeigenschaften betreffen, gelten nur im Fall linearen Spannungs-DehnungsVerhaltens (siehe 1.7); demzufolge sind sie bei den meisten Kunststoffen nur bei kleineren Durchbiegungen genau. Die gegebenen Gleichungen dürfen jedoch für Vergleichszwecke benutzt werden. Bei rechnergestützten Prüfeinrichtungen darf die Bestimmung des Moduls E f unter Verwendung von zwei verschiedenen Spannungs-Dehnungs-Punkten durch ein Verfahren der linearen Regression ersetzt werden, das auf den Teil der Kurve zwischen diesen beiden Punkten angewendet wird.
9.4 Statistische Größen Nach der in ISO 2602 angegebenen Vorgehensweise sind der arithmetische Mittelwert der Prüfergebnisse und, falls gefordert, die Standardabweichung und der 95-%-Vertrauensbereich für den Mittelwert zu berechnen.
9.5 Geltende Stellen Die Spannungen und der Modul sind mit drei geltenden Stellen zu berechnen. Die Durchbiegungen sind mit zwei geltenden Stellen zu berechnen.
10 Präzision Siehe Anhang A.
11 Prüfbericht Der Prüfbericht muss folgende Angaben enthalten: a)
eine Verweisung auf diese Internationale Norm;
b)
sämtliche Informationen zur Identifizierung des geprüften Materials, einschließlich Sorte, Ursprung, Bezeichnungsnummer des Herstellers, Form und Vorgeschichte, soweit diese bekannt sind;
c)
bei Platten die Dicke der Platte und, falls zutreffend, die Richtungen der Hauptachsen der Probekörper im Zusammenhang mit einigen Merkmalen der Platte (bei anisotropen Material muss die Prüfrichtung angegeben werden);
d)
die Form und Maße der Probekörper;
e)
das Verfahren der Herstellung von Probekörpern;
f)
die Prüfbedingungen und Konditionierverfahren, falls zutreffend;
g)
die Anzahl der geprüften Probekörper;
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h)
die angewendete Nenn-Auflagedistanz;
i)
das Verfahren (A oder B) und die angewendete(n) Prüfgeschwindigkeit(en);
j)
die Fehlergrenzen der Prüfmaschine (siehe 5.4);
k)
die Oberfläche, auf die die Kraft aufgebracht wurde;
l)
die einzelnen Prüfergebnisse, falls gefordert;
m) die Mittelwerte der einzelnen Ergebnisse; n)
die Standardabweichungen und die 95-%-Vertrauensbereiche dieser Mittelwerte, falls gefordert;
o)
das Datum der Prüfung.
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Anhang A (informativ) Angaben zur Präzision A.1 Die Tabellen A.1 und A.2 beruhen auf einem nach ASTM E691 [8] durchgeführten Ringversuch. Die Probenahme und die Verteilung aller Werkstoffe erfolgten durch eine Quelle. Jedes „Prüfergebnis“ entsprach dem Mittelwert von fünf Einzelbestimmungen. Jedes Laboratorium ermittelte und berichtete zwei Prüfergebnisse für jeden Werkstoff. A.2 Tabelle A.1 beruht auf einem Ringversuch an vier Werkstoffen mit neun teilnehmenden Laboratorien und Tabelle A.2 auf einem Ringversuch an vier Werkstoffen mit elf teilnehmenden Laboratorien. Die folgenden Erklärungen von r und R (siehe Abschnitt A.3) sind lediglich dafür vorgesehen, eine sinnvolle Möglichkeit vorzustellen, Überlegungen zur annähernden Präzision dieses Prüfverfahrens anzustellen. Die Daten in den Tabellen A.1 und A.2 sollten bei der Abnahme oder Aussonderung von Werkstoffen nicht zu streng angewendet werden, da diese Daten für den Ringversuch spezifisch sind und daher für andere Chargen, Bedingungen, Werkstoffe oder Laboratorien nicht repräsentativ sein können. Anwender dieses Prüfverfahrens sollten die Prinzipien von ASTM E691 anwenden, um für ihr Laboratorium und die Werkstoffe bzw. zwischen bestimmten Laboratorien spezifische Daten zu erhalten. Die Prinzipien von Abschnitt A.3 würden dann für derartige Daten gültig sein.
A.3 Konzept von r und R in den Tabellen A.1 und A.2: Wenn sr und sR aus einem ausreichend großen Datensatz berechnet wurden und jedes Prüfergebnis dem Mittelwert von Prüfungen an fünf Probekörpern entspricht, gilt: a)
Wiederholpräzision: Zwei innerhalb eines Laboratoriums erhaltene Prüfergebnisse dürfen nicht als gleichwertig beurteilt werden, wenn sie sich um mehr als den für den Werkstoff geltenden r -Wert unterscheiden. r ist das Intervall, das die kritische Differenz zwischen zwei Prüfergebnissen für den gleichen Werkstoff darstellt, die durch denselben Durchführenden im gleichen Laboratorium mit denselben Geräten erhalten wurden.
b)
Vergleichpräzision: Zwei in verschiedenen Laboratorien erhaltene Prüfergebnisse dürfen nicht als gleichwertig beurteilt werden, wenn sie sich um mehr als den für den Werkstoff geltenden R-Wert unterscheiden. R ist das Intervall, das die kritische Differenz zwischen zwei Prüfergebnissen für den gleichen Werkstoff darstellt, die durch unterschiedliche Durchführende in verschiedenen Laboratorien mit verschiedenen Geräten erhalten wurden.
c) Die Beurteilungen in a) und b) werden mit etwa 95%iger (0,95) Wahrscheinlichkeit richtig sein.
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Tabelle A.1 — Präzisionsdaten für die Biegespannung bei konventioneller Durchbiegung von 3,5 % Werte in Megapascal
Werkstoff
Mittelwert
sr
sR
Polycarbonat
70,5
0,752
1,99
2,11
5,58
ABS
72,1
0,382
2,67
1,07
7,49
PE-HD
20,4
0,129
0,505
0,36
1,42
1,65
3,13
4,62
8,75
PSU-GF ANMERKUNG a
156a
r
R
Bedeutung der algebraischen Symbole, siehe Tabelle A.2.
Für PSU-GF wurde die Biegefestigkeit gemessen.
Tabelle A.2 — Präzisionsdaten für den Biegemodul Werte in Megapascal
Werkstoff
Mittelwert
sr
sR
r
128
Polycarbonat
2 310
45,6
146
ABS
2 470
33,6
157
PE-HD
1 110
15,0
PSU-GF
8 510
83,5
sr
= Standardabweichung
innerhalb des Laboratoriums
sR
= Standardabweichung
zwischen Laboratorien
r
= Wiederholpräzisionsgrenze
R
= Vergleichpräzisionsgrenze
22
von 95 % ( = 2,8 sr )
von 95 % ( = 2,8 sR)
94,4 578
R
410
94,0
439
41,9
264
234
1 618
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Anhang B (informativ) Einfluss der Änderung der Prüfgeschwindigkeit auf die Prüfergebnisse der Biegeeigenschaften
Acrylnitril-Styrol-Acrylat-Kunststoff, ASA Traversengeschwindigkeit mm/min
E
MPa
(3,5 %)
σ
σ
(max)
ε
(max)
2
2 700
MPa 83
MPa 87
% 5,1
10
2 730
85
92
5,2
100
2 710
91
102
5,6
Erhöhung (bezogen auf eine Traversengeschwindigkeit von 2 mm/min) 2
100 %
100 %
100 %
10
103 %
105 %
102 %
100
110 %
117 %
110 %
Polybutylenterephthalat mit 30 % Glasfaser, PBT-GF30 Traversengeschwindigkeit mm/min
E
σ
(max)
ε
(max)
2
MPa 10 061
MPa 212
% 2,57
10
10 104
226
2,69
100
10 086
238
2,75
Erhöhung (bezogen auf eine Traversengeschwindigkeit von 2 mm/min) 2
100 %
100 %
10
107 %
105 %
100
112 %
107 %
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DIN EN ISO 178:2011-04 EN ISO 178:2010 (D)
Literaturhinweise
[1]
ISO 472, Plastics — Vocabulary
[2]
ISO 527-2, Determination of tensile properties — Part 2: Test conditions for moulding and extrusion plastics
[3]
ISO 1209-1, Rigid cellular plastics — Determination of flexural properties — Part 1: Basic bending test
[4]
ISO 1209-2, Rigid cellular plastics — Determination of flexural properties — Part 2: Determination of flexural strength and apparent flexural modulus of elasticity
[5]
ISO 10350-1, Plastics — Acquisition and presentation of comparable single-point data — Part 1: Moulding materials
[6]
ISO 10350-2, Plastics — Acquisition and presentation of comparable single-point data — Part 2: Longfibre-reinforced plastics
[7]
ISO 14125, Fibre-reinforced plastic composites — Determination of flexural properties
[8]
ASTM E691, Standard Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method
24
