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).

General Information

Status
Published
Publication Date
09-Aug-2006
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Start Date
09-Oct-2009
Completion Date
19-Jun-2020
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ISO 22088-1:2006 - Plastics -- Determination of resistance to environmental stress cracking (ESC)
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Standards Content (sample)

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
ISO 22088-1:2006(E)
ISO 2006
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ISO 22088-1:2006(E)
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Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2006 – All rights reserved
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ISO 22088-1:2006(E)
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

© ISO 2006 – All rights reserved iii
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ISO 22088-1:2006(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.

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
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ISO 22088-1:2006(E)
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.
© ISO 2006 – All rights reserved v
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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
© ISO 2006 – All rights reserved 1
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ISO 22088-1:2006(E)
3 Terms and definitions
...

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 22088-1:2006(F)
ISO 2006
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ISO 22088-1:2006(F)
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Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier

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l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,

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Publié en Suisse
ii © ISO 2006 – Tous droits réservés
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ISO 22088-1:2006(F)
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

© ISO 2006 – Tous droits réservés iii
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ISO 22088-1:2006(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'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
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ISO 22088-1:2006(F)
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.
© ISO 2006 – Tous droits réservés v
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ISO 22088-1:2006(F)

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
---------------------- Page: 6 ----------------------
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
© ISO 2006 – Tous droits réservés 1
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ISO 22088-1:2006(F)
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 contrain

...

Questions, Comments and Discussion

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