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本标准由美国材料与试验协会(ASTM)塑料委员会(D20)所属的泡沫材料分会(D20.22)负责制定,最早于1995年批准,2022年发布最新版(D5672/D5672M-22),替代2015年版本。标准的核心目的是提供一种快速筛选型质量控制方法,用于判断软质聚氨酯泡沫垫片的硬度是否处于规定的等级范围之内。
适用范围限定于厚度不小于75毫米(3英寸)的软质聚氨酯泡沫材料。若垫片厚度低于此值,则不可使用本方法进行压入力变形(IFD)测试。该方法建立在传统行业惯例基础上:标准IFD测定通常采用100毫米厚的试样,在25%相对变形下记录力值,对应绝对变形为25毫米。因此,本标准将变形量直接固定为25毫米,可快速近似传统25%IFD结果,特别适合生产线上的批次检验。
值得注意的是,本标准与ISO 2439(软质泡沫聚合物材料——硬度测定(压入法))在技术内容上存在差异,两者不能混淆。标准采用美制单位和国际单位分别表述,数值并非精确等价,用户在报告中应选择一套单位体系。标准全文遵循世界贸易组织关于国际标准制定的原则,体现了全球协调性。
试验原理基于弹性泡沫材料的力—变形响应特性:在规定条件下,将直径为200毫米(8英寸)的刚性压头以恒定速度压入试样表面至25毫米深度,记录此时的力值(牛顿或磅力)。该力值即表征材料的“硬度”,用于与预设等级范围比对。与常规IFD不同,本标准采用绝对变形量代替相对变形,因而无需事先测量试样实际厚度,仅需确认厚度不低于75毫米。
试验步骤严格遵循ASTM D3574中关于IFD测定的基础条件:试样应在温度23±2℃、相对湿度50±5%的环境下调节至少24小时。测试前需对试样进行两次预压(压入深度达到75%原厚度,然后放松),以消除应力—应变历史。预压完成后,等待规定恢复时间,再以200毫米/分钟的速度将压头压入至25毫米深度,保持一定时间(通常30秒)后读取稳定力值。每个试样至少测试三点,取平均值。
试样制备需注意:若原材料整体厚度大于100毫米,可在厚度方向切割至100毫米;若厚度小于100毫米但≥75毫米,可直接使用,但必须在报告中注明实际厚度。试样平面尺寸应能支持压头完全接触(至少350毫米×350毫米),避免边缘效应。设备方面,压头直径200毫米,底部边缘圆角半径约6.5毫米,压头中心应对准试样几何中心。
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