ISO 22088-1:2006
(Main)Plastics — Determination of resistance to environmental stress cracking (ESC) — Part 1: General guidance
Plastics — Determination of resistance to environmental stress cracking (ESC) — Part 1: General guidance
ISO 22088-1:2006 provides information and general guidance relevant to the selection of the test method to be used to determine environmental stress cracking (ESC) of thermoplastic materials.
Plastiques — Détermination de la fissuration sous contrainte dans un environnement donné (ESC) — Partie 1: Lignes directrices générales
L'ISO 22088-1:2006 fournit des informations et des lignes directrices générales relatives à la sélection de la méthode d'essai utilisée pour la détermination de la fissuration sous contrainte dans un environnement donné (ESC).
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22088-1
First edition
2006-08-15
Plastics — Determination of resistance to
environmental stress cracking (ESC) —
Part 1:
General guidance
Plastiques — Détermination de la fissuration sous contrainte dans un
environnement donné (ESC) —
Partie 1: Lignes directrices générales
Reference number
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ISO 2006
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Principles of the test. 2
5 Applicability of the test method . 3
6 Test specimen preparation . 3
7 Conditioning and test conditions. 3
7.1 Conditioning. 3
7.2 Test temperature. 3
7.3 Test medium. 4
Annex A (informative) Examples of test methods for various plastics . 5
Bibliography . 6
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.
ISO 22088-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 6, Ageing,
chemical and environmental resistance.
ISO 22088 consists of the following parts, under the general title Plastics — Determination of resistance to
environmental stress cracking (ESC):
⎯ Part 1: General guidance
⎯ Part 2: Constant tensile load method (replacement of ISO 6252:1992)
⎯ Part 3: Bent strip method (replacement of ISO 4599:1986)
⎯ Part 4: Ball or pin impression method (replacement of ISO 4600:1992)
⎯ Part 5: Constant tensile deformation method (new test method)
⎯ Part 6: Slow strain rate method (new test method)
iv © ISO 2006 – All rights reserved
Introduction
When a plastic material is stressed or strained in air below its yield point, stress cracking can occur after a
period of time, which may be very long. These stresses may be internal or external, or a combination of both.
Simultaneous exposure to a chemical environment and stress or strain may result in a dramatic shortening of
the time to failure compared to that in an inert environment. The phenomenon is referred to as environmental
stress cracking (ESC) and is exhibited by many materials, including plastics. The permissible long-term stress
or strain may be reduced considerably by this phenomenon.
It is generally believed that ESC occurs via the following processes:
1) Formation of microvoids in specimens by microscopic stress concentrations after applying stress.
2) Formation and subsequent growth of macrovoids caused by the breakdown of intermolecular bonds
in intervoids that is produced by the action of a chemical environment, and formation of crazes which
are composed of interconnected voids and fibrils.
3) Growth of the crazes caused by the break-down of the fibrils due to the applied stress and contact
with a chemical environment.
4) Finally, a crack starts at the tip of the craze, leading to brittle failure.
The cracks may penetrate completely through the thickness of the material, separating it into two or more
pieces, or they may be arrested on reaching regions of lower stress or different material morphology.
The determination of ESC is complex because it is influenced by many parameters, including:
⎯ test specimen dimensions;
⎯ test specimen state (orientation, structure, internal stresses);
⎯ specimen preparation;
⎯ thermal history of specimen;
⎯ stress and strain;
⎯ temperature of test;
⎯ duration of test;
⎯ chemical environment;
⎯ method of application of stress and strain;
⎯ failure criterion.
By keeping all but one parameter constant, the relative influence of the variable parameter on ESC can be
assessed. The main objective of ESC measurements is to determine the relative effect of chemical media
exposure on plastics (test specimens and articles).
The measurements may also be used to evaluate the influence of the moulding conditions upon the quality of
an article when the failure mode corresponds to that obtained in actual service.
It is almost impossible, however, to establish any direct correlation between the results of short-duration ESC
measurements on test specimens and the actual service behaviour of articles, because the behaviour of the
latter is likely to be more complex than that of test specimens.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 22088-1:2006(E)
Plastics — Determination of resistance to environmental stress
cracking (ESC) —
Part 1:
General guidance
1 Scope
1.1 This part of ISO 22088 provides information and general guidance relevant to the selection of the test
method to be used to determine environmental stress cracking (ESC).
1.2 Part 2 describes a method in which a test specimen is subjected to a constant tensile load, while
immersed in a stress cracking agent at a specified temperature. The time and/or stress at which the specimen
breaks is recorded.
1.3 Part 3 describes a method in which strips of plastic are subjected to a fixed flexural strain and exposed
to a stress cracking agent for a predetermined period.
1.4 Part 4 describes a method in which a hole of specified diameter is drilled in a specimen and an
oversized steel ball or pin is inserted into the hole while the test specimen is brought into contact with a stress
cracking agent.
1.5 Part 5 describes a method in which a constant tensile deformation is applied to a specimen which is
immersed in a stress cracking agent at a temperature selected for testing.
1.6 Part 6 describes a method in which a slowly increasing strain is applied to a specimen immersed in a
stress cracking agent.
1.7 These methods are applicable to thermoplastic materials only.
1.8 These are essentially ranking tests and are not intended to provide data to be used for design or
performance prediction.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 150, Raw, refined and boiled linseed oil for paints and varnishes — Specifications and methods of test
ISO 293, Plastics — Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials
ISO 294-1, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 1: General
principles, and moulding of multipurpose and bar test specimens
ISO 2818, Plastics — Preparation of test specimens by machining
3 Terms and definitions
The following terms apply to all parts of ISO 22088 except as otherwise indicated:
3.1
test temperature
temperature at which the test specimens are in contact with the test medium while being stressed
3.2
test period
time during which the test specimens are in contact with the test medium while being stressed
3.3
test medium
liquid, gas, paste, solid or other chemical medium selected for contact with the test specimens during the test
3.4
ESC index
〈general〉 ratio of the value of the failure-indicative property determined in the test medium to that determined
in a reference medium (usually air), measured at the same test temperature after the same test period
3.4.1
ESC index
〈ISO 22088-3〉 ratio of the value of the failure strain determined in the test medium to that determined in the
reference medium (usually air) for the same time of exposure
3.4.2
ESC index
〈ISO 22088-6〉 normalized value of the departure stress that gauges the ESC susceptibility of different
materials to a particular environment
4 Principles of the test
4.1 In Part 2, a test specimen is subjected to a constant tensile load while immersed in a stress cracking
agent at a specified temperature. Three methods may be used. Method A determines the stress required to
produce rupture at 100 h. Method B determines the time to rupture at a specified constant tensile stress. In
method C, the time to rupture for a series of applied stresses is plotted to determine if the time to rupture
meets a specified agreed-upon stress.
4.2 In Part 3, strips of plastic are subjected to a fixed flexural strain and exposed to a stress cracking agent
for a predetermined period. Using a series of forms with decreasing radii, increasingly higher strains are
produced in the outer surface. After a specified exposure to the stress cracking agent, specimens are
removed, inspected and tested for the indicative property, such as tensile strength.
4.3 In Part 4, a hole of specified diameter is drilled in the specimen and an oversized steel ball or pin is
inserted into the hole while the test specimen is brought into contact with a stress cracking agent. After a
specified period of exposure, specimens are inspected and/or tested for the indicative property. In some cases,
a parallel test conducted in air is carried out for comparison purposes.
4.4 In Part 5, a constant tensile deformation is applied to a specimen immersed in a stress cracking agent
at a temperature selected for testing. The ESC of the test material is determined by comparing the amount of
deviation of a defined critical stress determined in the stress cracking medium from that determined in air.
4.5 In Part 6, a slowly increasing strain is applied to a specimen immersed in a stress cracking agent.
Testing is conducted at relatively low strain rates to enhance the effect of the stress cracking medium on the
specimen. Development of crazes causes the strain to be taken up by the crazes so that the stress is reduced
compared to tests conducted in an inert environment.
2 © ISO 2006 – All rights reserved
5 Applicability of the test method
5.1 Environmental stress cracking tests are used as quality control tools and in research and development
to evaluate stress crack resistance.
5.2 When selecting a test method, it is important to consider the types of stress and strain a material will
experience in service. Care must be taken when using constant strain test methods, such as the bent strip
method or the pin impression method, as the stress applied to the material will decay with ti
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 22088-1
Première édition
2006-08-15
Plastiques — Détermination de la
fissuration sous contrainte dans
un environnement donné (ESC) —
Partie 1:
Lignes directrices générales
Plastics — Determination of resistance to environmental stress cracking
(ESC) —
Part 1: General guidance
Numéro de référence
©
ISO 2006
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Publié en Suisse
ii © ISO 2006 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions. 2
4 Principes de l'essai. 2
5 Applicabilité de la méthode d'essai . 3
6 Préparation de l'éprouvette . 3
7 Conditionnement et conditions d'essai. 4
7.1 Conditionnement . 4
7.2 Température d'essai. 4
7.3 Milieu d'essai. 4
Annexe A (informative) Exemple de méthodes d'essai pour divers plastiques . 5
Bibliographie . 6
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'ISO 22088-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 6,
Vieillissement et résistance aux agents chimiques et environnants.
L'ISO 22088 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Plastiques — Détermination de
la fissuration sous contrainte dans un environnement donné (ESC):
— Partie 1: Lignes directrices générales
— Partie 2: Méthode sous contrainte de traction constante (remplace l'ISO 6252:1992)
— Partie 3: Méthode de l'éprouvette courbée (remplace l'ISO 4599:1986)
— Partie 4: Méthode par enfoncement de billes ou de goupilles (remplace l'ISO 4600:1992)
— Partie 5: Méthode de déformation en traction constante (nouvelle méthode d'essai)
— Partie 6: Méthode à vitesse de déformation lente (nouvelle méthode d'essai)
iv © ISO 2006 – Tous droits réservés
Introduction
Lorsqu'une matière plastique est soumise dans l'air à une contrainte ou à une déformation au-dessous de son
seuil d'écoulement, une fissuration sous contrainte peut se produire après une période qui peut être très
longue. Ces contraintes peuvent être internes ou externes, ou une combinaison des deux. L'exposition
simultanée à un environnement chimique et à la contrainte ou à la déformation peut conduire à une
spectaculaire réduction du temps jusqu'à la fracture en comparaison avec celui dans un environnement inerte.
On appelle ce phénomène, présenté par beaucoup de matières, y compris les plastiques, la fissuration sous
contrainte dans un environnement donné (ESC). Ce phénomène peut réduire de manière considérable la
contrainte ou la déformation à long terme admissible.
On considère généralement que l'ESC a lieu en passant par les processus suivants.
1) Formation de microvides dans les éprouvettes par une concentration microscopique de la contrainte
après application de la contrainte.
2) Formation et propagation subséquente de macrovides provoqués par la fracture de liaisons
intermoléculaires dans les entrevides provoquée par l'action d'un environnement chimique, et
formation de craquelures composées de vides et de fibrilles entrelacés.
3) Augmentation des craquelures provoquée par la fracture des fibrilles due à la contrainte appliquée et
au contact avec un environnement chimique.
4) Enfin, une fissure démarre à l'extrémité des craquelures, provoquant une rupture fragile.
Les fissures peuvent pénétrer complètement dans l'épaisseur de la matière, la divisant en deux ou en
plusieurs morceaux, ou elles peuvent être arrêtées par la rencontre de régions où la contrainte est plus faible
ou bien la morphologie de la matière est différente.
La détermination de l'ESC est complexe parce qu'elle est influencée par de nombreux paramètres
comprenant:
⎯ les dimensions de l'éprouvette;
⎯ l'état de l'éprouvette (orientation, structure, contraintes internes);
⎯ la préparation de l'éprouvette;
⎯ l'historique thermique de l'éprouvette;
⎯ la contrainte et la déformation;
⎯ la température d'essai;
⎯ la durée de l'essai;
⎯ l'environnement chimique;
⎯ la méthode d'application de la contrainte et de la déformation;
⎯ le critère de rupture.
En gardant tous les paramètres constants, à l'exception d'un seul, on peut évaluer l'influence relative du
paramètre variable sur l'ESC. L'objectif principal des mesures de l'ESC est de déterminer l'effet relatif de
l'exposition aux milieux chimiques sur les plastiques (éprouvettes et objets).
Les mesures peuvent également être utilisées pour évaluer l'influence des conditions de moulage sur la
qualité d'un objet, lorsque le mode de rupture correspond à celui obtenu en service.
Cependant, il est pratiquement impossible d'établir une quelconque corrélation directe entre les résultats des
mesures ESC à court terme sur les éprouvettes et le véritable comportement en service des objets, parce que
le comportement de ces derniers est susceptible d'être plus complexe que celui des éprouvettes.
vi © ISO 2006 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 22088-1:2006(F)
Plastiques — Détermination de la fissuration sous contrainte
dans un environnement donné (ESC) —
Partie 1:
Lignes directrices générales
1 Domaine d'application
1.1 La présente partie de l'ISO 22088 fournit des informations et des lignes directrices générales, relatives
à la sélection de la méthode d'essai utilisée pour la détermination de la fissuration sous contrainte dans un
environnement donné (ESC).
1.2 La Partie 2 décrit une méthode dans laquelle une éprouvette est soumise à une force de traction
constante pendant qu'elle est immergée dans un agent de fissuration sous contrainte, à une température
spécifique. La durée et/ou la contrainte auxquelles l'éprouvette se rompt sont notées.
1.3 La Partie 3 décrit une méthode dans laquelle des bandes de plastique sont soumises à une flexion
constante et exposées à un agent de fissuration sous contrainte pendant une durée prédéterminée.
1.4 La Partie 4 décrit une méthode où un trou d'un diamètre spécifié est percé dans l'éprouvette et une bille
ou une goupille d'acier surdimensionnée est insérée dans le trou, alors que l'éprouvette est mise en contact
avec un agent de fissuration sous contrainte.
1.5 La Partie 5 décrit une méthode dans laquelle une déformation sous traction constante est appliquée à
une éprouvette immergée dans un agent de fissuration sous contrainte à une température choisie pour l'essai.
1.6 La Partie 6 décrit une méthode dans laquelle une contrainte augmentant lentement est appliquée à une
éprouvette dans un agent de fissuration sous contrainte.
1.7 Ces méthodes sont applicables uniquement aux matières thermoplastiques.
1.8 Il s'agit ici essentiellement d'essais de classement qui ne sont pas destinés à fournir des données
exploitables pour la conception ou des prévisions de performance.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence (y compris les éventuels amendements) s'applique.
ISO 150, Huiles de lin brutes, raffinées et cuites, pour peintures et vernis — Spécifications et méthodes
d'essai
ISO 293, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermoplastiques
ISO 294-1, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 1:
Principes généraux et moulage des éprouvettes à usages multiples et des barreaux
ISO 2818, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage
3 Termes et définitions
Les termes suivants s'appliquent à toutes les parties de l'ISO 22088, sauf indication contraire.
3.1
température d'essai
température à laquelle les éprouvettes sont en contact avec le milieu d'essai pendant la contrainte
3.2
période d'essai
durée pendant laquelle les éprouvettes sont en contact avec le milieu d'essai pendant la contrainte
3.3
milieu d'essai
liquide, gaz, pâte, solide ou autre milieu chimique choisi pour être en contact avec les éprouvettes pendant
l'essai
3.4
indice ESC
〈général〉 rapport de la valeur de la propriété indicative de la fracture, qui est déterminée dans le milieu d'essai,
à celle qui est déterminée dans un milieu de référence (en général l'air), les valeurs étant mesurées à la
même température d'essai après la même durée d'essai
3.4.1
indice ESC
〈ISO 22088-3〉 rapport de la valeur d'allongement à la rupture, déterminée dans le milieu d'essai, à celle
déterminée dans le milieu de référence (en général l'air) pour la même durée d'exposition
3.4.2
indice ESC
〈ISO 22088-6〉 valeur normalisée de la contrainte au départ qui évalue la susceptibilité à la fissuration sous
contrainte dans un environnement donné de différentes matières exposées à un environnement particulier
4 Principes de l'essai
4.1 Dans la Partie 2, une éprouvette est soumise à une force de traction constante, tout en étant immergée
dans un agent de fissuration sous contrainte à une température spécifique. Trois méthodes peuvent être
utilisées. La méthode A détermine la contrainte requise pour produire la rupture à l'issue de 100 h. La
méthode B détermine la durée jusqu'à la rupture sous une contrainte de traction constante spécifiée. Dans la
méthode C, la durée jusqu'à la rupture pour une gamme de contraintes appliquées est tracée afin de
déterminer si la durée jusqu'à la rupture correspond à une contrainte spécifiée convenue.
4.2 Dans la Partie 3, des bandes de plastique sont soumises à une déformation en flexion constante et
exposées à un agent de fissuration sous contrainte pendant une durée prédéterminée. En utilisant une
gamme de c
...
Questions, Comments and Discussion
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