Plastics — Determination of fracture toughness (GIC and KIC) — Linear elastic fracture mechanics (LEFM) approach — Amendment 1: Guidelines for the testing of injection-moulded plastics containing discontinuous reinforcing fibres

Plastiques — Détermination de la ténacité à la rupture (GIC et KIC) — Application de la mécanique linéaire élastique de la rupture (LEFM) — Amendement 1: Lignes directrices relatives à l'essai des matériaux plastiques moulés par injection contenant des fibres de renfort discontinues

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
17-Jun-2003
Withdrawal Date
17-Jun-2003
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Start Date
25-Jul-2018
Completion Date
25-Jul-2018
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ISO 13586:2000/Amd 1:2003 - Guidelines for the testing of injection-moulded plastics containing discontinuous reinforcing fibres
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ISO 13586:2000/Amd 1:2003 - Lignes directrices relatives a l'essai des matériaux plastiques moulés par injection contenant des fibres de renfort discontinues
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13586
First edition
2000-03-01
AMENDMENT 1
2003-06-01
Plastics — Determination of fracture
toughness (G and K ) — Linear elastic
IC IC
fracture mechanics (LEFM) approach
AMENDMENT 1: Guidelines for the testing
of injection-moulded plastics containing
discontinuous reinforcing fibres
Plastiques — Détermination de la ténacité à la rupture (G et K ) —
IC IC
Application de la mécanique linéaire élastique de la rupture (LEFM)
AMENDEMENT 1: Lignes directrices relatives à l'essai des matériaux
plastiques moulés par injection contenant des fibres de renfort
discontinues
Reference number
ISO 13586:2000/Amd.1:2003(E)
ISO 2003
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13586:2000/Amd.1:2003(E)
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Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13586:2000/Amd.1:2003(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the

International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

Amendment 1 to ISO 13586:2000 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee

SC 2, Mechanical properties. It is based on guidelines originally developed by Technical Committee TC 4 of

the European Structural Integrity Society (ESIS).
© ISO 2003 — All rights reserved iii
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ISO 13586:2000/Amd.1:2003(E)
Plastics — Determination of fracture toughness (G and K ) —
IC IC
Linear elastic fracture mechanics (LEFM) approach
AMENDMENT 1: Guidelines for the testing of injection-moulded
plastics containing discontinuous reinforcing fibres
Page 1
Update Clause 2 (normative references) as follows:
Replace ISO 604:1993 by ISO 604:2002 (same title).

Replace ISO 5893:1993 by ISO 5893:2002, Rubber and plastics test equipment — Tensile, flexural and

compression types (constant rate of traverse) — Specification.
Page 16
Add the following references to the Bibliography:

[8] FOLKES, M. Short fibre reinforced thermoplastics, Research Studies Press, J. Wiley (1992)

[9] LOWE, A.C., MOORE, D.R., RUTTER, P.M. Impact and dynamic fracture of polymers and composites,

ESIS Publication 19, edited by J.G. Williams and A. Pavan, p. 383, MEP Ltd (London) (1995)

[10] MOORE, D.R., Experimental Methods in the Application of Fracture Mechanics Principles to the Testing

of Polymers and Composites, Chapter 1, p. 59, The Measurement of K and G at Slow Speeds for

C C

Discontinuous Fibre Composites, edited by B.R.K. Blackman, D.R. Moore, A. Pavan and J.G. Williams,

ISBN 008 043689 7, Elsevier Science (2001)
[11] DAVIS, M., MOORE, D.R. Composites Science & Technology, 40, p. 131 (1991)
Page 16
Add the following annex before the Bibliography.
© ISO 2003 — All rights reserved 1
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13586:2000/Amd.1:2003(E)
Annex B
(informative)
Guidelines for the testing of injection-moulded plastics containing
discontinuous reinforcing fibres
B.1 General

ISO 13586 was developed for non-reinforced plastics. However, with the proliferation of injection-moulded

products made from fibre-reinforced plastics, it was considered appropriate that some guidelines be given to

users who want to apply this International Standard to measure the toughness of reinforced composite

materials. Whilst the theoretical basis which underpins the standard cannot be rigorously applied to reinforced

plastics, informative results can be obtained.

When applying this International Standard to injection-moulded plastics containing discontinuous reinforcing

fibres, three issues arise. The first of these relates to sample morphology stemming from the injection-

moulding manufacturing method. The second relates to a feature involved in crack initiation and the third

concerns the application of LEFM to this class of anisotropic, heterogeneous material and the validity of the

toughness values.
B.2 Effect of injection moulding on fibre alignment

During the injection moulding of plastics containing discontinuous reinforcing fibres, the melt is delivered into a

mould tool under a shear stress field. This causes the fibres to be aligned in the direction of mould fill.

However, the melt strikes a cold mould surface and quickly solidifies. Therefore, the fibres aligned in the

direction of mould fill are generally near to the mould surface. The melt that enters the central or core region of

the mould is then subjected to a stress field where the deformations are extensional, i.e. a diverging stress

[8]

field . This aligns the fibres in this core region at approximately right angles to the direction of mould fill. In

simplistic terms, a skin-core-skin structure is established through the thickness of the moulding. Of course, in

reality this is an over-simplification of a much more complex fibre orientation, but an adequate approximation

for an assessment of toughness. The mould thickness will then determine which layer will be dominant, with

thin mouldings being skin-dominated and thicker mouldings being core-dominated.
B.3 Guidelines for the preparation of samples

These guidelines require that the direction of mould fill from the injection-moulding process be known for the

material to be tested. An injection moulding will have in-plane anisotropy and through-thickness heterogeneity.

The moulding will have three mutually perpendicular directions, as follows:
L Longitudinal, i.e. in the processing direction;
T Transverse, i.e. in the mould width directi
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 13586
Première édition
2000-03-01
AMENDEMENT 1
2003-06-01
Plastiques — Détermination de la ténacité
à la rupture (G et K ) — Application de
IC IC
la mécanique linéaire élastique de la
rupture (LEFM)
AMENDEMENT 1: Lignes directrices
relatives à l'essai des matériaux plastiques
moulés par injection contenant des fibres de
renfort discontinues
Plastics — Determination of fracture toughness (G and K ) — Linear
IC IC
elastic fracture mechanics (LEFM) approach
AMENDMENT 1: Guidelines for the testing of injection-moulded plastics
containing discontinuous reinforcing fibres
Numéro de référence
ISO 13586:2000/Amd.1:2003(F)
ISO 2003
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13586:2000/Amd.1:2003(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2003 — Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13586:2000/Amd.1:2003(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée

aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du

comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non

gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec

la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur

publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres

votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne

pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'Amendement 1 à l'ISO 13586:2000 a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques,

sous-comité SC 2, Propriétés mécaniques. Il est basé sur les lignes directrices élaborées à l'origine par le

comité technique TC 4 de la European Structural Integrity Society (ESIS).
© ISO 2003 — Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13586:2000/Amd.1:2003(F)
Plastiques — Détermination de la ténacité à la rupture (G et
K ) — Application de la mécanique linéaire élastique de la
rupture (LEFM)
AMENDEMENT 1: Lignes directrices relatives à l'essai des
matériaux plastiques moulés par injection contenant des fibres de
renfort discontinues
Page 1
Mettre à jour l'Article 2 (Références normatives) comme suit:
Remplacer l'ISO 604:1993 par l'ISO 604:2002 (même titre).

Remplacer l'ISO 5893:1993 par l'ISO 5893:2002, Appareils d'essai du caoutchouc et des plastiques —

Types pour traction, flexion et compression (vitesse de translation constante) — Spécifications.

Page 17
Ajouter les références suivantes dans la Bibliographie:

[8] FOLKES, M. Short fibre reinforced thermoplastics, Research Studies Press, J. Wiley (1992)

[9] LOWE, A.C., MOORE, D.R., RUTTER, P.M. Impact and dynamic fracture of polymers and composites,

ESIS Publication 19, edited by J.G. Williams and A. Pavan, p. 383, MEP Ltd (London) (1995)

[10] MOORE, D.R., Experimental Methods in the Application of Fracture Mechanics Principles to the Testing

of Polymers and Composites, Chapter 1, p. 59, The Measurement of K and G at Slow Speeds for

C C

Discontinuous Fibre Composites, edited by B.R.K. Blackman, D.R. Moore, A. Pavan and J.G. Williams,

ISBN 008 043689 7, Elsevier Science (2001)
[11] DAVIS, M., MOORE, D.R. Composites Science & Technology, 40, p. 131 (1991)
Page 17
Ajouter l'annexe suivante avant la Bibliographie.
© ISO 2003 — Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13586:2000/Amd.1:2003(F)
Annexe B
(informative)
Lignes directrices pour l'essai des matériaux plastiques moulés par
injection contenant des fibres de renfort discontinues
B.1 Généralités

L'ISO 13586 a été élaborée pour les plastiques non renforcés. Cependant, avec la prolifération des artefacts

moulés par injection fabriqués en matériaux plastiques renforcés par des fibres, il est apparu approprié de

donner des recommandations aux utilisateurs qui souhaitent appliquer la présente Norme internationale pour

mesurer la ténacité des matériaux composites renforcés. Bien que le fondement théorique qui sous-tend la

présente norme montre que celle-ci ne peut pas être rigoureusement appliquée aux matériaux plastiques

renforcés, des résultats informatifs peuvent être obtenus.

Lorsque l'on applique la présente Norme internationale aux matériaux plastiques moulés par injection

contenant des fibres de renfort discontinues, trois problèmes apparaissent. Le premier concerne la

morphologie de l'échantillon découlant de la méthode de fabrication par moulage par injection. Le second se

rapporte à une caractéristique liée à la formation des fissures, et le troisième concerne, d'une part,

l'application de la LEFM à cette classe de matériaux anisotropes hétérogènes et, d'autre part, la validité des

valeurs de ténacité.
B.2 Incidence du moulage par injection sur l'alignement des fibres

Pendant le moulage par injection des matériaux plastiques contenant des fibres de renfort discontinues, la

matière fondue est transférée dans un moule sous un champ de contrainte de cisaillement. Cela induit

l'alignement des fibres dans la direction de remplissage du moule. Toutefois, la matière fondue entre en

contact avec la surface froide du moule et se solidifie rapidement. Ainsi, les fibres alignées dans la direction

de remplissage du moule sont généralement voisines de la surface de celui-ci. La matière fondue qui pénètre

dans la zone centrale ou dans la zone du cœur du moule est ensuite soumise à un champ de contraintes où

[8]

les déformations sont en élongation, c'est-à-dire un champ de contraintes divergentes . Il s'ensuit un

alignement des fibres dans la zone du cœur approximativement à angle droit par rapport à la direction de

remplissage du moule. En termes simplistes, l'épaisseur de l'objet moulé a une structure peau-chair-peau.

Bien sûr, il s'agit en réalité de la simplification excessive d'une orientation beaucoup plus complexe des fibres,

qui permet toutefois d'évaluer grossièrement la ténacité de manière appropriée. L'épaisseur du moule

détermine ensuite quelle est la couche dominante, les objets moulés à parois minces comprenant davantage

de peau et ceux à parois plus épaisses davantage de chair.
B.3 Recommandations pour la préparation des échantillons

Ces recommandations imposent de connaître la direction de remplissage du moule à partir du procédé de

moulage par injection pour le matériau à soumettre à l'essai. Un objet moulé par injection se caractérise par

une anisotropie dans le plan et par une hétérogénéité dans le sens de l'épaisseur. L'objet moulé a trois

directions mutuellement perpendiculaires comme suit:
L Sens longitudinal, c'est-à-dire dans le sens de la mise en œuvre;
T Sens transversal, c'est-à-dire dans le sens de la largeur du moule;
S Sens transversal court, c'est-à-dire dans le sens de l'épaisseur.
2 © ISO 2003 — Tous droits réservés
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...

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