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技術(shù)文章

材料測試技術(shù)ASTM與ISO測試標準的主要差異

點擊次數(shù):774 發(fā)布時間:2014-11-15

        近年來,世界正迅速由區(qū)域服務(wù)的區(qū)域性市場向統(tǒng)一的性市場轉(zhuǎn)化,采用標準(ISO/IEC)的呼聲越來越高,ASTM也正在積極開展向ISO/IEC標準轉(zhuǎn)化的工作。
  隨著石化行業(yè)的發(fā)展,我國熱塑性塑料的產(chǎn)量逐年增加,并且已應用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、城市公用業(yè)的許多領(lǐng)域,對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著非常大的作用,本文主要討論熱塑性塑料的標準化工作。
  一、ASTM與ISO塑料標準的主要差異
[ ASTM和ISO都制定了通用熱塑性塑料材料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、抗沖擊聚苯乙烯(SB)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和熱塑性聚酯(TP)的標準,但兩種標準之間存在較大差異。
  1. 材料標準間的差異
ISO標準由兩部分組成,第1部分是“命名系統(tǒng)和分類基礎(chǔ)”,第2部分是“試樣制備和性能測定”。
  根據(jù)導則,ISO命名標準中規(guī)定了統(tǒng)一的命名模式,由一個可選的寫作“熱塑性塑料”的說明組和包括標準號和特性項目組的識別組構(gòu)成。         為了使命名更明確,特性項目組又分成下列五個字符組:
  ——字符組1:標準規(guī)定的塑料材料的縮寫代號,例如:PE(聚乙烯)、PPH(聚丙烯均聚物)等等。
  ——字符組2:以zui多8個大寫英文字母表示的材料的推薦用途或加工方法[如:B(吹塑),F(xiàn)(薄膜)等]、重要性能、添加劑及其它附加的說       明。
  ——字符組3:材料特征性能及分檔代號。不同材料的特征性能可能不同,如規(guī)定PE材料特征性能為熔體流動速率和密度。
  ——字符組4:填料或增強材料及其標稱含量。
  ——字符組5:特殊需要的附加信息。
  熱塑性塑料只要采用這一標準模式命名,就可使用戶方便地了解材料的情況,而不必要去學習每個企業(yè)*的命名規(guī)則。
  ISO標準的第2部分“試樣制備和性能測定”中規(guī)定了該材料試樣制備方法和條件、試樣形狀和尺寸、試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)以及試驗的條件。只要按 這部分標準進行試樣制備和性能測定,就可以較為全面地表征材料的性能。
  目前ISO沒有規(guī)定具體性能指標的塑料產(chǎn)品標準。
  ASTM材料標準(規(guī)范)既規(guī)定了分類命名、材料的試樣制備和性能測定方法,又規(guī)定了重要性能及其指標,但其命名按類(Type)、等(Class)、種(Category)和級(Grade)的代碼進行分類,與ISO不同。
  2. 測試方法間的差異
ASTM和ISO塑料材料通用測試方法在原理上是一致的。但由于它們是基于不同單位制(英制和公制)上的標準體系,使得材料的拉伸、彎曲、沖擊、熱變形溫度等性能測定的結(jié)果無可比性。兩種方法的差異可以從數(shù)據(jù)來源的三個主要方面看出:
 ?。?) 試樣尺寸 兩種方法zui明顯的差別是用于材料力學性能測試的試樣尺寸不同。ASTM試樣尺寸為165mm×12.7mm×3.2mm,ISO試樣尺寸為165mm×10mm×4mm。兩種試樣橫截面積基本相同,分別為40.6mm2和40mm2,僅相差1.5%。但兩種試樣厚度之差非常明顯,相差20%。
 ?。?) 試樣制備 試樣制備是塑料測試中zui關(guān)健的因素。ASTM和ISO方法規(guī)定的塑料材料試樣制備的推薦條件有所不同,以PP材料為例,兩標準雖然熔體溫度的規(guī)定基本一致,但模具溫度相差很大。此外,ISO規(guī)定試樣必須在型腔對稱并使用端澆口的模具中制備。此規(guī)定使ISO試樣具有較高的重復再現(xiàn)性,取向一致,并且減少了試樣制備對zui終結(jié)果的影響,有利于得到可*的具有重復再現(xiàn)性的、可比的數(shù)據(jù)。
 ?。?) 測試儀器和試驗條件 兩種方法在許多測試項目上使用的儀器配件尺寸及試驗條件等不同。如測定材料(三點負荷)彎曲性能時的支座及壓頭半徑,ISO規(guī)定為5.0mm,而ASTM為3.2mm,試驗速度ISO規(guī)定為2.0mm/min,而ASTM為5mm/min;又如測定熱變形       溫度的試樣支架跨度,ISO規(guī)定為100mm(側(cè)向)和64mm(貫層向)兩種,而ASTM僅有100mm一種。
  二、ASTM塑料標準向ISO/IEC轉(zhuǎn)化工作的近況 
隨著塑料工業(yè)的發(fā)展,樹脂或改性塑料已廣泛應用于醫(yī)療、建材及汽車等行業(yè)。在美國,許多用戶,特別是三大汽車制造企業(yè)——克萊斯勒、福特和通用公司,為某種用途選擇材料時,希望得到具有可*性與可比性的數(shù)據(jù),這些用戶已認識到,要減少原材料的消耗以及進行雙重試驗(分別采用ISO和ASTM標準試驗)對精力和財力的消耗,唯有加快向ISO/IEC標準轉(zhuǎn)化的步伐。因此,幾年前ASTM就已經(jīng)開始了向ISO/IEC轉(zhuǎn)化的工作。
  1. 1994年12月,ASTM D20塑料委員會即了一個專門的責任機構(gòu)來制定協(xié)調(diào)一致的政策,使各分委員會的轉(zhuǎn)化工作增加協(xié)調(diào)性,并且轉(zhuǎn)化工作已不于在ASTM的每一標準后附上ISO相對應的說明。
  2. 1995年以來,ASTM制定、修訂了多項采用ISO標準的ASTM標準,如1996年發(fā)布了ASTM D1999《貿(mào)易用試樣和試驗參數(shù)的選擇指南》,該標準致力于提出用于貿(mào)易的以ISO試驗方法為基礎(chǔ)的試樣和試驗參數(shù)。
  3. 1996年,ASTM D 20塑料委員會提出了其“統(tǒng)一化”進程,即:
 ?。?) 將ISO文件作為等同的ASTM文件投票;
  (2) 在ASTM文件內(nèi)作為一個單獨的步驟增加ISO文件;
 ?。?) 需要時,將ASTM標準分為兩個標準,使標準盡量接近ISO標準;
 ?。?) 當技術(shù)上的差異不能解決時,在D 20.61分委員會范圍內(nèi)按提供的事實和數(shù)據(jù)對所提建議的修改案進行投票,將它作為一個新的方案(NP)或補充草案(DAM)。
  從近年ASTM標準的動態(tài)也可看出其向ISO/IEC轉(zhuǎn)化的情況。如ASTM直接采用ISO標準制定了注塑試樣制備(ASTM D5939-96,ASTM D5940-96)、拉伸性能(ASTM D5937-96、ASTM D5938-96)、彎曲性能(ASTM D5943-96)、簡支梁沖擊強度(ASTM D5941-96)、懸臂梁沖擊強度(ASTM D5942-96)等一批新標準。這些標準在技術(shù)上與采用的ISO標準是一致的。
  另外,ASTM還制定了一批采用ISO測試方法的材料規(guī)范,如PP材料規(guī)范(ASTM D5857-96)、ABS材料規(guī)范(ASTM D4673-96)、熱塑性聚酯材料規(guī)范(ASTM D5927-96)等。由于用戶的需要和標準轉(zhuǎn)化的過程性,新標準與基于ASTM方法的老標準同時為現(xiàn)行標準。
   三、我國塑料標準概況
          1. 材料標準
              我國在“七五”至“八五”期間采用相應的ISO標準制定了PE、PP、PS、SB、SAN、ABS等樹脂的命名國家標準(GB)或行業(yè)標準(SH)。由于ISO標準的修訂,使我國部分現(xiàn)行標準與ISO標準存在差異,如新修訂的ISO標準規(guī)定PP材料命名的特征性能為熔體流動速率、拉伸彈性模量和簡支梁缺口沖擊強度,而我國現(xiàn)行國標為等規(guī)指數(shù)、熔體流動速率。
目前PS命名國家標準經(jīng)修訂已經(jīng)發(fā)布(GB 6594-1997),PE命名標準的修訂工作已基本完成,新標準即將發(fā)布。
我國目前尚未制定材料試樣制備和性能測定標準。
          2. 產(chǎn)品標準
           我國在制定樹脂命名標準的同時,根據(jù)我國國情還制定了各樹脂的產(chǎn)品標準。但各標準中試樣制備方法與ISO差異較大,性能測定項目的設(shè)置也遠比ISO材料標準第2部分:試樣制備和性能測定的規(guī)定少得多。
  現(xiàn)行產(chǎn)品標準已經(jīng)多年未修訂,已不適應目前市場發(fā)展的要求。
  3. 試驗方法標準
我國塑料樹脂通用測試方法標準基本上是采用ISO標準制定的,但由于修訂不及時,目前許多標準已與ISO標準存在較大差異。
  我國塑料樹脂的生產(chǎn)企業(yè)引進生產(chǎn)裝置時,樹脂產(chǎn)品的試驗方法全部是采用ASTM方法標準。
    四、對我國塑料行業(yè)采標工作的建議
當前,在世界范圍內(nèi)采用標準作為統(tǒng)一標準已成定勢,我國塑料樹脂有關(guān)單位應積極開展向ISO標準轉(zhuǎn)化的工作,以提高國內(nèi)樹脂產(chǎn)品質(zhì)量,增強產(chǎn)品的市場競爭力。為此,對我國塑料標準化工作提出如下建議:
  (1) 塑料通用測試方法是其它標準的基礎(chǔ),因此應按照ISO標準,加快修訂我國標準的步伐。
 ?。?) 應加快我國塑料樹脂試樣制備和性能測定標準的制定工作,為今后盡快修訂我國產(chǎn)品標準奠定基礎(chǔ)。
 ?。?) 各塑料樹脂生產(chǎn)企業(yè)應抓緊時間,作好向ISO標準轉(zhuǎn)化的工作。對由于引進儀器的原因,使目前部分實驗室的部分試驗儀器不能滿足ISO試驗方法要求的,應加工符合ISO方法的儀器配件,為本單位開展向ISO標準轉(zhuǎn)化工作提供儀器保證。
 ?。?) 新建、擴建裝置及引進新牌號時,應要求供應方提供符合ISO試驗方法的性能數(shù)據(jù)。注塑試樣模具應選取符合GB 17037.1-1997(該標準等同采用ISO 294-1∶1997)規(guī)定的模具。
  (5) 各塑料樹脂生產(chǎn)企業(yè)在今后一段時間內(nèi),應分別按ISO和ASTM試驗方法標準積累自己產(chǎn)品性能的數(shù)據(jù),以便從報告ASTM數(shù)據(jù)向報告ISO數(shù)據(jù)過渡。
 

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