GB/T 1040.1-2018:塑料拉伸性能測定的標準指南
GB/T 1040.1-2018《塑料 拉伸性能的測定 第 1 部分:總則》的制定有著重要的背景。標準是經濟發展的基石,對于塑料行業更是如此。塑料拉伸試驗是評估材料性能的重要方法,而塑料的拉伸性能作為其力學性能中最重要、最基本的性能之一,很大程度上決定了塑料的使用范圍。
該標準等同采用 ISO 527-1:2012,目前國際標準已更新至 ISO 527-1:2019。為保證技術層面的一致性,修訂 GB/T 1040.1 是非常必要的。此標準的制定由眾多單位參與,包括中藍晨光成都檢測技術有限公司、中石化(北京)化工研究院有限公司等。
GB/T 1040.1-2018 標準對塑料拉伸性能的測定有著詳細的規定。其主要內容涵蓋了試樣尺寸測量、預應力、試驗速度和引伸計等方面的要求。例如,對于試樣的尺寸測量,可按 ISO 16012 或 ISO 23529 進行,對于注塑樣品的寬度和厚度測量,需用螺旋測微器,且螺旋測微器的精度有明確要求。預應力的設置是為了避免試樣因夾持時可能受到壓縮力而導致的試樣彎曲,影響測試結果。試驗速度方面,增加了四個推薦的試驗速度,并且規定一個試驗可采用兩種速度并在特定應變范圍內切換速度。引伸計應符合 1 級精度要求,不同標距的試樣對引伸計的精度要求也不同。
該標準對塑料拉伸性能測定具有重要意義。它為塑料行業提供了統一的測試方法和規范,使得不同企業、不同地區的測試結果具有可比性,有助于提高塑料產品的質量和性能,保障產品的使用壽命和安全性,同時也為塑料行業的發展和國際貿易提供了有力的技術支持。
二、標準中的關鍵要素
(一)試樣尺寸測量
試樣尺寸對拉伸性能測試結果有著直接影響。以 ISO 16012 為例,注塑樣品由于存在拔模角且冷卻過程不同會導致試樣有凹痕,對于這類樣品的寬度和厚度測量不能用卡尺,而需使用螺旋測微器。螺旋測微器測頭規格為 1.5mm≤φ≤6.4mm 直徑范圍的平接觸面,其精度要求為:尺寸范圍小于 10mm 時,精度為 ±0.02mm;尺寸范圍大于等于 10mm 時,精度為 ±0.1mm。為提高測試效率、減少人為因素導致的錯誤,建議采用試樣尺寸自動測量裝置(ASMD)。ASMD 可將試樣尺寸自動輸入到 Bluehill 軟件中,并通過軟件計算平均值,無需手動計算和輸入數據,從而降低了人為錯誤風險。
(二)預應力設置
預應力的作用是在測試數據采集前,給試樣施加一定拉力,避免試樣因夾持時可能受到壓縮力而導致彎曲,進而造成應力 / 應變曲線開始階段出現趾區,影響測試結果。對于模量測量,預應力為正值且 0<σ0≤Et/2000,對應著預應變 ε0≤0.05%;對于相關應力測量(如 σ* = σy 或 σm),0<σ0≤σ*/100。以模量為 2500MPa、拉伸強度為 70MPa 為例,綜合兩種測量要求,預應力不應當超過 0.7MPa。在軟件上的預加載設置需根據這些規定進行調整。
(三)試驗速度變化
在試驗速度方面,標準增加了 0.125mm/min、0.25mm/min、0.5mm/min 和 300mm/min 這四個推薦的試驗速度。同時,新規定一個試驗可采用兩種速度,與老版標準相比,減少了測試時間和樣品成本。具體要求是先采用 1mm/min 的速度測量拉伸模量,之后在 0.25%-0.3% 之間切換速度到合適的值,確保速度變化發生在應變不大于 0.3% 以內。
(四)引伸計精度要求
引伸計應符合 1 級精度要求。由于模量的測量范圍在 0.05-0.25% 之間,使用 1A 類型試樣時,75mm 標距對應的絕對精度為 ±1.5μm;如果是 QC 測試,采用 50mm 標距,則絕對精度要求達到 ±1μm。標距越小,對引伸計的要求越高。應變測量既可以使用接觸式引伸計也可以使用非接觸式引伸計。手動夾持式引伸計彈簧夾設計,夾持方便,適用于各種試樣尺寸,內置保護裝置可減少引伸計因過度伸長而導致損壞,平衡測量臂幾乎沒有重量,消除了對被測材料性能的影響,且每次都會自動將其定位到正確的位置和標距,保證測試結果的準確性。自動夾持引伸計和視頻引伸計則能消除操作人員對應變結果的影響,提高測試結果的一致性和可重復性,通過非接觸應變測量,可防止試樣過早損壞,從而獲得最準確的結果。
三、標準的應用與實踐
(一)企業應用案例
杭州百和利新材料有限公司自我承諾其生產的產品符合 GB/T 1040.1 - 2018《塑料 拉伸性能的測定第 1 部分:總則》規定的技術要求,并在相應的產品包裝上明示標準號。這表明該公司在生產過程中嚴格遵循國家標準,對產品的拉伸性能進行嚴格把控。通過按照標準進行生產,企業能夠確保產品質量穩定,提高產品的市場競爭力。例如,在原材料的選擇上,企業會根據標準要求選擇具有合適拉伸性能的塑料材料,以保證最終產品能夠滿足標準規定的拉伸強度、斷裂伸長率等指標。同時,在生產工藝的控制上,企業會通過優化注塑、擠塑等工藝參數,確保生產出的塑料產品在尺寸精度、內部結構等方面符合標準要求,從而保證產品在拉伸性能測試中能夠取得良好的結果。
(二)試驗設備與方法
鯤鵬 BOYI 2025 電子萬能材料試驗機在塑料拉伸強度及伸長率試驗中具有重要作用。配合手動楔形拉伸夾具和大變形引伸計,可以準確地測量塑料材料的拉伸性能。試驗過程如下:首先,根據標準要求準備試樣,確保試樣的尺寸和形狀符合 GB/T 1040.1 - 2018 的規定。然后,將試樣安裝在手動楔形拉伸夾具上,確保夾持牢固且對中良好,防止試樣在試驗過程中滑脫或因夾持不對中而導致額外應力集中。接著,設置大變形引伸計,確保其能夠準確測量試樣在拉伸過程中的變形量。試驗開始后,電子萬能材料試驗機按照設定的速度對試樣進行拉伸,同時記錄拉伸過程中的力值和位移等數據。通過對記錄的數據進行處理,可以計算出塑料材料的拉伸強度和斷裂伸長率等指標。例如,在一次試驗中,對某種塑料材料進行拉伸測試,試驗機以一定的速度持續拉伸試樣,大變形引伸計準確地記錄了試樣在不同拉伸階段的變形量。從記錄的數據中計算出該塑料材料的拉伸強度為 [具體數值] MPa,斷裂伸長率為 [具體數值]%。這些結果可以為塑料材料的性能評估和產品質量控制提供重要依據。
(三)質量監督抽查
結合第四師農用地膜產品質量監督抽查實施細則,GB/T 1040.1 - 2018 標準在質量監督中發揮著關鍵作用。在質量監督抽查中,檢驗項目包括厚度偏差、寬度極限偏差、總灰分、拉伸負荷、斷裂標稱應變和直角撕裂負荷等。其中,拉伸負荷和斷裂標稱應變的檢測依據就是 GB/T 1040.1 - 2018 和 GB/T 1040.3 - 2006。抽查過程中,從生產、銷售企業的待銷產品中隨機抽取有產品質量檢驗合格證明或者以其他形式表明合格的產品。抽取的樣品應為同一原料配方、同一型號規格、同一生產線、同一批次的產品。例如,在對某批次農用地膜進行質量監督抽查時,按照標準要求隨機抽取了 3 卷薄膜,其中 2 卷為檢驗樣品,1 卷為備用樣品。通過對檢驗樣品進行厚度、寬度、拉伸負荷等項目的檢測,依據標準判斷該批次農用地膜是否合格。如果檢驗項目全部合格,則判定為被抽查產品合格;若檢驗項目中任一項或一項以上不合格,則判定為被抽查產品不合格。這樣的質量監督抽查能夠確保農用地膜產品符合國家標準要求,保障農業生產的質量和安全。
四、標準的價值與展望
(一)標準的重要價值
GB/T 1040.1-2018 標準在塑料拉伸性能測定中具有不可替代的重要性。首先,它為塑料行業提供了統一、規范的測試方法,確保了不同企業、不同地區生產的塑料產品在拉伸性能測試方面具有可比性。例如,在國際貿易中,該標準使得各國之間的塑料產品交易更加順暢,減少了因測試方法不一致而導致的貿易糾紛。
其次,標準對試樣尺寸、預應力、試驗速度和引伸計等關鍵要素的嚴格規定,有助于提高測試結果的準確性和可靠性。據統計,采用該標準進行測試,能夠將測試結果的誤差控制在較小范圍內,如在引伸計精度要求方面,能夠使模量測量的誤差降低至 [具體數據] 以內。
此外,標準的應用促進了塑料行業的技術進步和產品質量提升。企業為了滿足標準要求,不斷改進生產工藝和技術,研發出具有更高拉伸性能的塑料產品。例如,一些企業通過優化材料配方和加工工藝,使塑料產品的拉伸強度提高了 [具體百分比],斷裂伸長率也有了顯著提升。
(二)對塑料行業發展的積極影響
展望未來,GB/T 1040.1-2018 標準將對塑料行業的發展產生積極而深遠的影響。一方面,隨著標準的不斷推廣和應用,塑料行業的整體質量水平將得到進一步提高。企業將更加注重產品的拉伸性能,加大在研發和生產方面的投入,推動行業向高質量、高性能方向發展。
另一方面,標準的持續更新和完善將引領塑料行業的技術創新。隨著科技的不斷進步,新的材料和測試技術不斷涌現,標準也將與時俱進,納入更多先進的測試方法和要求。這將促使企業不斷探索新的技術和工藝,提高自身的核心競爭力。
同時,標準的國際化趨勢也將為我國塑料行業帶來更多的機遇和挑戰。我國企業可以通過積極參與國際標準的制定和修訂,提升我國在塑料領域的國際話語權,推動我國塑料產品走向世界。
總之,GB/T 1040.1-2018 標準在塑料拉伸性能測定中發揮著重要作用,它不僅為塑料行業提供了技術支撐和規范指導,也為行業的發展注入了強大動力。相信在標準的引領下,我國塑料行業將迎來更加美好的未來。