DE4408860C1

DE4408860C1 - Test specimen

Info

Publication number: DE4408860C1
Application number: DE19944408860
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Caspers; Wolfgang Dipl Ing Guth
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1994-03-16
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2014-03-17

Abstract

Test specimen for determining the mechanical properties of a polymer material, comprising a sample, with rotational symmetry, which is clamped with vertical axis (5) in the intermediate space of two mutually parallel retention surfaces (2) of retention plates (3), the sample (1) being bounded in the radial direction by a circumferential surface (4), with rotational symmetry, which has concave profile and terminates at the retention surfaces. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfkörper zur Bestimmung der mechanischen Ei genschaften eines polymeren Werkstoffs.The invention relates to a test specimen for determining the mechanical egg properties of a polymeric material.

Es ist üblich, die mechanischen Eigenschaften polymerer Werkstoffe durch Untersuchungen am fertigen Produkt zu ermitteln. Die Werkstoffentwicklung als solche ist dadurch erheblich belastet.It is common to measure the mechanical properties of polymeric materials To determine investigations on the finished product. The material development as such is significantly burdened.

Aus der DE 25 00 039 A1 ist ein Prüfkörper zur Verhaltensprüfung von Kunst stoffen bekannt, der in Form einer Platte ausgebildet ist, sowie ein Spritzwerkzeug zur Herstellung eines derartigen Prüfkörpers. Der Prüfkörper soll zur Durchführung von physikalischen, insbesondere technologischen Untersuchungen geeignet sein, wobei die Festigkeit, die Schlagzähigkeit, das Spannungsreißverhalten und das Schrumpfverhalten unter Einfluß von Temperatur, Feuchtigkeit und Chemikalien untersucht werden sollen. Der Prüfling weist eine plattenförmige Basis- und Deckfläche auf, die die Form eines gleichseitigen Vielecks haben. Die Deckfläche ist mit diametral verlaufenden und rechtwinklig zu den Stirnflächen des Prüfkörpers verlaufenden Nuten versehen, so daß der Prüfkörper drei bevorzugte Belastungsrichtungen hat. Die Nuten in der Deckfläche sind als Sollbruch- oder Sollverformungsstellen des Prüfkörpers ausgebildet.DE 25 00 039 A1 is a test specimen for behavioral testing of art known substances, which is in the form of a plate, and a Injection mold for the production of such a test specimen. The test specimen should to carry out physical, especially technological Investigations may be suitable, the strength, impact strength, the Tension cracking behavior and the shrinking behavior under the influence of Temperature, humidity and chemicals should be examined. Of the The device under test has a plate-shaped base and top surface that is shaped like a have equilateral polygons. The top surface is with diametrical and Grooves running at right angles to the end faces of the test specimen, so that the test specimen has three preferred directions of loading. The grooves in the top surface are as predetermined breaking points or predetermined deformation points of the test specimen educated.

Aus der US 4,095,461 ist ein Prüfkörper bekannt, der rotationssymmetrisch ausgebildet und zwischen zwei sich parallel zueinander erstreckenden Halteflä chen von Halteplatten angeordnet ist. Der Prüfling ist zylinderförmig gestaltet und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Umfangsfläche des Prüflings verläuft geradlinig zwischen den in axialer Richtung beiderseits angrenzenden Halteplatten.A test specimen is known from US 4,095,461 that is rotationally symmetrical formed and between two parallel to each other Haltflä chen is arranged by holding plates. The test specimen is cylindrical and has a rectangular cross section. The circumferential surface of the test specimen runs in a straight line between those adjacent on both sides in the axial direction Holding plates.

Aus der US 3,153,929 sind Prüfkörper bekannt, die im wesentlichen stangen förmig ausgebildet sind und einen kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt haben. Die Prüflinge aus elastomerem Werkstoff werden im Bereich ihrer axialen Stirnseiten mit Halteplatten adhäsiv verbunden und anschließend einer Ma terialprüfung unterzogen.Test specimens are known from US Pat. No. 3,153,929, which are essentially rods are shaped and a circular or square cross section to have. The test specimens made of elastomeric material are in the area of their axial End faces adhesively connected with holding plates and then a Ma subjected to material testing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Prüfkörper der eingangs ge nannten Art anzugeben, der einfach herzustellen ist und es gestattet, reprodu zierbare Aussagen über die Zug-, Druck-, Biege-, Schub-, Torsionsfestigkeit, Feder- und Dämpfungseigenschaften, statisch und dynamisch (zeitabhängig), eines polymeren Werkstoffes zu gewinnen.The invention has for its object a ge test specimen specified type, which is easy to manufacture and allows reprodu decidable statements about the tensile, compressive, bending, shear, torsional strength, Spring and damping properties, static and dynamic (time-dependent), of a polymeric material.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Prüfkörper gelöst, der die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen und Verwendungen nehmen die Ansprüche 2 bis 9 Bezug.This object is achieved with a test specimen, which Features of claim 1. On advantageous configurations and Uses refer to claims 2 to 9.

Der erfindungsgemäße Prüfkörper umfaßt einen rotationssymmetrischen Prüf ling, der mit senkrechter Achse in den Zwischenraum zweier sich parallel zu einander erstreckender Halteflächen von Halteplatten eingeklebt ist, wobei der Prüfling in radialer Richtung durch eine rotationssymmetrische Umfangsfläche von konkavem Profil begrenzt ist, die an den Halteflächen endet. Die Umf angsfläche des Prüflings ist frei von Stufen jeder Art und zwischen den beiden Halteplatten eingeschnürt. Die spezifische Maximalbelastung tritt dadurch et wa in der Mitte des Prüflings auf, was es gestattet, objektive Aussagen über sämtliche mechanische Eigenschaften des den Prüfling bildenden, polymeren Werkstoffes zu gewinnen. Es ist somit nicht erforderlich, für die Bestimmung der Schub-, Druck-, Biege-, Zug-, Torsionsfestigkeit oder der Feder- bzw. Dämpfungseigenschaften voneinander abweichende Prüfkörper zu verwen den. Diese lassen sich zudem sehr einfach und kostengünstig herstellen, wo bei die Halteplatten im Anschluß an die Prüfung eines bestimmten Prüflings erneut verwendet werden können. Sie bedürfen hierzu lediglich der vorheri gen Reinigung und erneuten Einvulkanisierung bzw. Einklebung eines neuen Prüfkörpers.The test specimen according to the invention comprises a rotationally symmetrical test ling, which is perpendicular to the space between two parallel to each other mutually extending holding surfaces of holding plates is glued, the Test specimen in the radial direction through a rotationally symmetrical circumferential surface is limited by a concave profile that ends at the holding surfaces. The Umf The surface of the test specimen is free of steps of any kind and between the two Retaining plates constricted. The specific maximum load occurs et wa in the middle of the examinee, which allows objective statements about all mechanical properties of the polymer forming the test specimen Winning material. It is therefore not necessary for the determination the shear, compression, bending, tensile, torsional strength or the spring or Damping properties to use different specimens the. These can also be produced very easily and inexpensively where for the holding plates after the test of a specific test object can be used again. You only need the previous one cleaning and re-vulcanization or gluing in a new one Test specimen.

Die unmittelbar an den Halteflächen endende Umfangsfläche des Prüflings hat zweckmäßig ein den Halteflächen symmetrisch zugeordnetes, kreisbogenför mig gestaltetes Profil. Dieses läßt sich besonders einfach erzeugen und ge währleistet zudem, daß sich die Zone der spezifischen Maximalbelastung während der Prüfung des Prüflings indessen im mittleren Bereich befindet. Die Erzielung objektiver Aussagen über die mechanischen Eigenschaften des Prüf lings wird dadurch begünstigt.Has the circumferential surface of the test specimen which ends directly at the holding surfaces Expediently a circular arc-shaped associated with the holding surfaces mig designed profile. This is particularly easy to generate and ge also ensures that the zone of the specific maximum load is in the middle area during the test. The Obtaining objective statements about the mechanical properties of the test lings is favored by it.

Das kreisbogenförmige Profil hat zweckmäßig einen Radius, der 0,6- bis 1,0 mal so groß ist wie der gegenseitige Abstand der Halteflächen, an denen der Prüfling festgelegt ist.The circular arc-shaped profile expediently has a radius of 0.6 to 1.0 times as large as the mutual distance of the holding surfaces on which the DUT is set.

Der Prüfling soll an seiner engsten Stelle einen Durchmesser haben, der 0,5- bis 8, vorteilhaft 1- bis 4mal so groß ist wie der gegenseitige Abstand der Halteflächen. Er läßt sich insbesondere bei solchen Ausführungen bei vergleichsweise sparsamem Werkstoffeinsatz ausgezeichnet für die Bestimmung beliebiger mechanischer Eigenschaften des polymeren Werkstoffes verwenden. Im allgemeinen wird ein gegenseitiger Abstand der Halteflächen von 15 bis 30 mm bevorzugt.The test specimen should have a diameter at its narrowest point that is 0.5- to 8, advantageously 1 to 4 times the mutual distance between the Holding surfaces. It can be used especially in such designs comparatively economical use of materials excellent for Determination of any mechanical properties of the polymer Use material. In general, there will be a mutual distance between the Holding areas of 15 to 30 mm preferred.

Die Halteplatten sind zweckmäßig ebenfalls von rotationssymmetrischer Ge stalt und der Achse des Prüfkörpers konzentrisch zugeordnet. Sie können in zweckmäßiger Weise auf der von dem Prüfling abgewandten Seite mit An schlußmitteln zur Festlegung in einer Prüfeinrichtung versehen sein, beispiels weise mit Anschlußmitteln, die in eine Schnellkupplung einer Prüfeinrichtung einfügbar sind. The holding plates are also expediently of rotationally symmetrical Ge stalt and concentrically assigned to the axis of the test specimen. You can in expediently on the side facing away from the test object with An closing means to be provided in a test facility, for example wise with connection means in a quick coupling of a test facility are insertable.

Für die Erzielung guter Meßergebnisse ist es von großer Bedeutung, daß die Umfangsfläche vollkommen rotationssymmetrisch gestaltet ist und an den Halteflächen endet. Der Vermeidung von Oberflächenunregelmäßigkeiten, die beispielsweise durch das Vorhandensein von Einspritzkanälen verursacht sein können, kommt daher erhebliche Bedeutung zu. Es wird aus diesem Grunde im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß zumindest eine Halte platte, zweckmäßig beide Halteplatten, radial innerhalb der Umfangsfläche des Prüflings von zumindest einem Einspritzkanal durchdrungen ist. Die Hal teplatten sind dann identisch gestaltet, was unter praktischen Gesichtspunk ten von Vorteil ist. Die Einspritzung des polymeren Werkstoffs kann unab hängig hiervon nur von einer Seite erfolgen.To achieve good measurement results, it is very important that the Circumferential surface is designed completely rotationally symmetrical and to the Stopping areas ends. Avoiding surface irregularities that for example, be caused by the presence of injection channels can therefore be of considerable importance. It is for this reason preferred in the context of the present invention that at least one stop plate, expediently both holding plates, radially within the circumferential surface of the test object is penetrated by at least one injection channel. The hal Teplatten are then designed identically, which from a practical point of view is an advantage. The injection of the polymeric material can depend depending on this only from one side.

Der erfindungsgemäße Prüfkörper eignet sich besonders gut zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften eines Prüflings aus einem elastomeren Werkstoff, wobei dieser bedarfsweise auch geschäumt sein kann.The test specimen according to the invention is particularly well suited for determination the mechanical properties of a test piece made of an elastomer Material, which can also be foamed if necessary.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert:The invention is further explained below with reference to the drawing:

Der in der Zeichnung in längsgeschnittener Darstellung wiedergegebene Prüf körper dient zu Bestimmung der mechanischen Eigenschaften eines polymeren Werkstoffes, beispielsweise von Gummi oder einem anderen Werkstoff mit gummiähnlichen Eigenschaften. Eine Verwendung in bezug auf thermoplaste oder duroplastische Werkstoffe ist ebenfalls möglich. Er umfaßt einen rotati onssymmetrischen Prüfling, der so in den Zwischenraum zweier sich parallel zueinander erstreckender Halteflächen 2 von Halteplatten 3 eingeklebt ist, daß sich die Achse 5 des Prüflings 1 senkrecht zu den Halteflächen 2 er streckt, und wobei der Prüfling 1 in radialer Richtung durch eine rotations symmetrische Umfangsfläche 4 von konkavem Profil begrenzt ist, die unmit telbar an den Halteflächen 2 endet. Die Umfangsfläche 4 des Prüflings 1 hat ein den Halteflächen 2 symmetrisch zugeordnetes, kreisbogenförmig gestaltetes Profil mit einem Radius, der 0,7 mal so groß ist wie der gegenseitige Abstand A der Halteflächen 2. Der Prüfling 1 hat an seiner engsten Stelle einen Durchmesser D, der 1 ,5 mal so groß ist wie der gegenseitige Abstand A der Halteflächen und der im vorliegenden Fall 20 mm beträgt.The test body shown in the drawing in longitudinal section serves to determine the mechanical properties of a polymeric material, for example rubber or another material with rubber-like properties. Use with regard to thermoplastics or thermoset materials is also possible. It comprises a rotationally symmetrical test specimen, which is glued into the space between two mutually parallel holding surfaces 2 of holding plates 3 , that the axis 5 of the test specimen 1 extends perpendicular to the holding surfaces 2 , and the test specimen 1 in the radial direction a rotationally symmetrical circumferential surface 4 is limited by a concave profile, which ends immediately on the holding surfaces 2 . The peripheral surface 4 of the test specimen 1 has a circular arc-shaped profile symmetrically assigned to the holding surfaces 2 and has a radius that is 0.7 times the mutual distance A of the holding surfaces 2 . At its narrowest point, the test specimen 1 has a diameter D which is 1.5 times as large as the mutual distance A of the holding surfaces and which in the present case is 20 mm.

Die Halteplatten 3 können aus Stahl bestehen. Sie sind von rotationssymme trischer Gestalt und der Achse 5 des Prüflings 1 konzentrisch zugeordnet. Sie sind auf ihren von dem Prüfling 1 abgewandten Seiten mit Anschlußmitteln 6 zur Festlegung in einer nicht gezeigten Prüfeinrichtung versehen. Diese kann von an sich bekannter Art sein.The holding plates 3 can be made of steel. They are assigned a rotationally symmetrical shape and the axis 5 of the test specimen 1 concentrically. They are provided on their sides facing away from the device under test 1 with connection means 6 for fixing in a test device, not shown. This can be of a type known per se.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind desweiteren beide Halteplatten 3 radial innerhalb der Umfangsfläche 4 des Prüflings 1 von jeweils einem Ein spritzkanal 7 durchdrungen. Hierdurch ist es möglich, einen Prüfkörper zu er zeugen, bei dem der Prüfling im Bereich seiner Umfangsfläche durch keinerlei Einspritzkanäle oder andere Oberflächen-Unregelmäßigkeiten beeinträchtigt ist. Zur Erzeugung eines solchen Prüfkörpers werden die beiden Halteplatten 3 in dem gegenseitigen Abstand A in ein Formwerkzeug eingesetzt, das Formwerkzeug wird geschlossen, und durch zumindest einen der beiden Ein spritzkanäle 7 wird der zu prüfende, polymere Werkstoff in flüssigem oder pastösem Zustand eingespritzt, bis die vorhandene Kavität vollständig gefüllt ist. Im Zuge der sich daran anschließenden Verfestigung des polymeren Werkstoffes ergibt sich eine gegenseitige Verklebung mit den beiden Halte platten 3. Die Festigkeit der Verklebung kann bedarfsweise durch Verwen dung von Halteplatten begünstigt werden, die im Bereich ihrer Halteflächen mit einem Haftvermittler vorbehandelt sind. Es besteht auch die Möglichkeit, den Prüfkörper separat zu erzeugen und nachträglich mit den Halteplatten zu verkleben. Der Prüfkörper ist universell verwendbar. Er eignet sich besonders gut für die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von geschäumten oder ungeschäumten elastomeren Werkstoffen.In the embodiment shown, furthermore, both holding plates 3 are penetrated radially within the peripheral surface 4 of the test specimen 1 by one injection channel 7 each. This makes it possible to produce a test specimen in which the test specimen in the region of its peripheral surface is not impaired by any injection channels or other surface irregularities. To produce such a test specimen, the two holding plates 3 are inserted at a mutual distance A into a mold, the mold is closed, and through at least one of the two injection channels 7 , the polymeric material to be tested is injected in a liquid or pasty state until the existing cavity is completely filled. In the course of the subsequent solidification of the polymeric material, there is mutual bonding with the two holding plates 3 . The strength of the bond can, if necessary, be favored by using holding plates that are pretreated in the area of their holding surfaces with an adhesion promoter. There is also the option of producing the test specimen separately and subsequently gluing them to the holding plates. The test specimen can be used universally. It is particularly suitable for determining the mechanical properties of foamed or non-foamed elastomeric materials.

Claims

1. test specimen for determining the mechanical properties of a polymeric material, comprising a rotationally symmetrical test specimen, which is glued with a vertical axis ( 5 ) into the space between two mutually parallel holding surfaces ( 2 ) of holding plates ( 3 ), the test specimen being radial Direction is limited by a rotationally symmetrical peripheral surface ( 4 ) of concave profile, which ends at the holding surfaces ( 2 ).

2. Test specimen according to claim 1, characterized in that the circumferential surface ( 4 ) has a holding surface ( 2 ) symmetrically associated with an arcuate profile.

3. Test specimen according to claim 2, characterized in that the circular arc-shaped profile has a radius which is 0.6 to 1 times as large as the mutual distance (A) of the holding surfaces ( 2 ).

4. Test specimen according to one of claims 1 to 3, characterized in that the test specimen ( 1 ) at its narrowest point has a diameter (D) which is 0.5 to 8 times as large as the mutual distance (A) of the holding surface chen.

5. Test specimen according to one of claims 1 to 4, characterized in that the holding plates ( 3 ) of rotationally symmetrical shape and the axis ( 5 ) of the test specimen ( 1 ) are assigned concentrically.

6. Test specimen according to one of claims 1 to 5, characterized in that each holding plate ( 3 ) is provided at least on its side facing away from the test object ( 1 ) with connection means ( 6 ) for specifying a test device.

7. Test specimen according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one holding plate ( 3 ) is penetrated radially inside the peripheral surface ( 4 ) of the test specimen ( 1 ) by at least one injection channel ( 7 ).

8. Use of the test specimen according to one of claims 1 to 7 in the determination of the mechanical properties of a test specimen ( 1 ) made of an elastomeric material.

9. Use of the test specimen according to claim 7 in determining the mechanical properties of a test specimen ( 1 ) made of a foamed, elastomeric material.