ISO/R 537:1967

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General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 31-Dec-1966
• Technical Committee: ISO/TMBG - Technical Management Board - groups
• Drafting Committee: ISO/TMBG - Technical Management Board - groups
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 01-Jan-1972

Standards Content (Sample)

Ref. No.: IS0 / R 537 - lW"(E)
UDC 878.51.8: 820.17
IS0
FOR STANDARD I2 AT I ON
O RG A N I Z AT I O N
I NT ERN AT I ON AL
IS0 R ECOM MEN DATI O N
R 537
PLASTICS
TESTING OF PLASTICS WITH THE TORSION PENDULUM
1st EDITION
January 1967
COPYRIGHT RESERVED
"he copyright of IS0 Recommendations and IS0 Standards
belongs to IS0 Member Bodies. Reproduction of these
documents, in any country, may be authorized therefore only
by the national standards organization of that country, being
a member of ISO.
For each individual country the only valid standard is the national standard of that country.
Printed in Switzerland
Also issued in French and Russian. Copies to be obtained through the national standards organizations.

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BRIEF HISTORY
The IS0 Recommendation R 537, Testing of Plastics with the Torsion Pendulum, was
drawn up by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, the Secretariat of which is held by
the American Standards Association, Inc. (ASA).
Work on this question by the Technical Committee began in 1958 and led, in 1961, to
the adoption of a Draft IS0 Recommendation.
In June 1963, this Draft IS0 Recommendation (No. 533) was circulated to all the
IS0 Member Bodies for enquiry. It was approved by the following Member Bodies:
Argentina Germany Portugal
Australia Hungary Republic of South Africa
Austria India Romania
Belgium Iran Spain
Chile
Japan Sweden
Czechoslovakia Net herlands Switzerland
Finland New Zealand U.S.A.
France Poland Yugoslavia
One Member Body opposed the approval of the Draft:
United Kingdom.
The Draft IS0 Recommendation was then submitted by correspondence to the IS0
Council, which decided, in January 1967, to accept it as an IS0 RECOMMENDATION.
-2-

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ISO/R 537-1967 (E)
IS0 Recommendation R 537
ERRATUM
August 1969
PLASTl CS
TESTING OF PLASTICS WITH THE TORSION PENDULUM
1st Edition ~ January 1967
ERRATUM
Page 8, clause 6.2
In the forniula giving the shear modulus replace “p2” by ‘k2”
Thus, the corrected formula reads :
.-
IS0 Recommendation R 537
ISO/R 537-1967 (E)
ERRATUM
June 1972
PLASTICS
TESTING OF PLASTICS WITH THE TORSION PENDULUM
1st Edition - January 1967
ERRATUM
Page 4, Clause 4.1.1, 18th line :
Replace “3 1 O g/cm’ ” by “3 1 O gxm’ ”.
Page 8, Clause 6.2 : In the definition of J, replace “grammes per square centimetre” by “gramme centimetres squared”.
O

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I

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II
IS0 / R 537 - 1967 (E)
IS0 Recommendation R 537 January 1967
PLASTICS
TESTING OF PLASTICS WITH THE TORSION PENDULUM
1. SCOPE
This method of test is designed to enable the shear modulus and the mechanical damping to be
measured as a function of temperature using free torsion oscillations. By means of this method,
measurements are made over a frequency range from 0.1 to 10 Hz. It is thus possible to determine
the mechanical properties of plastics materials at low deformation stresses and low stressing
speeds over a wide temperature range.
This method is also employed for determining the temperature range over which a plastics
material appears rigid, visco-elastic or rubber-like, and it also gives information concerning the
commencement of plastic flow. The method provides a means of easily distinguishing thermo-
plastic, thermosetting and other cross-linked polymers and between crystalline and amorphous
polymers.
When carried out at one temperature, the method is only of use as a control test of plastics whose
general properties are known. It can thus be employed to determine whether a given plastics
material is " soft " or " rigid " at a given temperature and stressing speed.
The shear modulus and the mechanical damping are physical constants which are independent of
the test method, the apparatus employed and the shape of the test specimen.
2. DEFINITIONS
2.1 Shear modulus. Quotient of the shearing stress and the resulting elastic angular deformation
for very small deformations within the elastic limit of stress to corresponding strain.
2.2 Logarithmic decrement. Mechanical damping resulting from the dissipation of internal
energy in the torsion pendulum test measured by the logarithmic decrement A. The
logarithmic decrement is defined as the natural logarithm of the ratio of the amplitudes
2 successive oscillations.
of
2.3 Mechanical loss factor. Internal energy dissipation causing damping expressed by the
mechanical loss factor d which is related to the logarithmic decrement A by an equation,
which for AG2 reduces to
A
d=-
77
3. TEST SPECIMEN
3.1 The test specimen is prepared and conditioned under the specific conditions required for
each material.
NOTE. - The conditions employed in the preparation of a test specimen should be very
accurately observed in the case of materials whose mechanical properties are influenced by
previous thermal and mechanical treatment. This applies to partially crystalline plastics
such as polyamides.
-3-

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IS0 / R 537 - 1967 (E)
In tests for the characterization of the nature of a material, the preparation by cutting of
test specimens from commercial plastics such as rod or sheet is only possible with amorphous
material when the latter is free from internal stresses.
The preparation of test specimens by cutting from rod or sheet is not possible in the case of
plastics which tend to crystallize. Here the test specimen should be brought into the desired
shape by pressing and the crystallization completed by controlled cooling from the viscous
state.
When the properties of a particular material, e.g. a piece of stressed plastic, are to be tested,
the test specimen should be prepared by punching or careful machining with precautions to
avoid heating. With such material it is advisable to carry out tests in the direction of stressing
and perpendicular to this direction.
3.2 The most suitable test specimen is a flat rod of length (I) 60 mm, width (b) 10 mm and
thickness (h) 1 mm. Other dimensions of test specimen can be employed, provided that
they ensure sufficiently rapid transfer of heat. With test specimens of thickness 0.15 down
to 0.05 mm, the oscillating system should be enclosed in a vacuum. The testing of test spe-
cimens with a thickness less than 0.05 mm is not recommended.
NOTE. - The shear modulus and logarithmic decrement A are independent of the shape of
the test specimen which can therefore be varied as desired. The equation given in section 6,
however, applies only to a test specimen of rectangular cross-section and where the test
specimen is of uniform cross-section over its entire length (see section 5).
4. APPARATUS
4.1 Torsion pendulum
Any suitable torsion pendulum can be employed which enables ihe shear modulus and the
damping of free torsional oscillations of plastics to be determined as a function of tem-
perature and which provides for uniform temperature over the entire test specimen at any
given test temperature.
Two methods are described in this IS0 Recommendation :
Method A (Fig. 1 and 2, page 5): Test specimen supporting inertia member ;
Method B (Fig. 3, page 7): Test specimen not supporting inertia member.
4.1.1 Method A. The test specimen is held at its upper end in a clamp and is attached at its
lower end to a disc of known moment of inertia (see Fig. 2). In order to obtain a
constant temperature over the whole length of the test specimen, the axes passing
through the top and bottom of the constant temperature chamber should be constructed
of a poor conductor of heat such as glass.
NOTE.-BY means of a slight twist of the upper axis, a torque is transferred to the disc
via the test specimen and the system thus brought into a state of free oscillation. A
small mirror is mounted immediately above the disc so that the reflecting surface lies in
the axis of the oscillating system. The oscillation is transferred by means of the light
beam which falls on the mirror from the light source onto a photographic strip. The
frequency and amplitude of the oscillations can be determined from the trace on the
photographic strip. The apparatus is provided with an arresting device to remove the
stress on the test specimen during the heating period between measurements. The appa-
ratus also incorporates a scale by means of which any elongation of test specimen can
be measured.
A disc with a total mass of 30 g (24.8 g for a light metal disc and 5.2 g for the lower
axis with clamp and mirror) has been found to be most suitable for test specimens
as described in clause 3.2. This corresponds to a moment of inertia of 310 g/cm2.
The dimensions of the disc are such that the total tensile stress on the test specimen
does not exceed 1 kgf/cm2. If the value of the correction term SE yields a negative value
for the shear modulus (see clause 6.2) the load is reduced.
-4-

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IS0 / R 537 - 1967 (E)
Constant
temperature
chamber
t
Test specimen
FI Therrno-
Sliding cover to
prevent draught
t
Recording strip
--G Light
source
-. Arresting
device
1
FIG. 1. - Example of a torsion pendulum (Method A)
..-
% 100mm
FIG. 2. - Moment of inertia disc including the lower clamp and the lower axis with mirror
-5-

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lSO/ R 537 - 1967 (E)
4.1.2 Method B. The difference from Method A is that the clamp for the upper end of the
test specimen and the disc of known moment of inertia are suspended by a fine wire
(or band) and are balanced by means of a counterweight. The lower clamp is fixed
(see Fig. 3).
4.2 Apparatus for temperature control
The test specimen and the clamps are enclosed in a constant temperature chamber containing
air or inert gas and provided with an arrangement for varying the temperature. The constant
temperature chamber should provide for a temperature range of at least -60 "C to +250 OC.
The temperature in the immediate vicinity of the test specimen will not vary by more than
it 1 OC.
NoTE.-A suitable form of constant temperature chamber for test specimens as described
in clause 3.2 consists of a double-walled cylinder of approximately 100 mm height and an
internal diameter of approximately 25 mm. The inner and outer walls of the cylinder are
about 10 mm apart and are suitably insulated on the outside. The chamber is so arranged
that a liquid at constant temperature can be circulated through the annular space. The
opening for the upper axis should prevent air circulation from the interior of the chamber to
the outside but at the same time
...

RBf. NO: IS0 / R 537 - 1967 (FI
v
IS0
O RG A N IS AT1 ON 1 N T ER N AT I O N A LE DE NORM ALI SAT1 ON
RECOMMANDATION IS0
R 537
MAT I ÈRES PLASTIQUES
ESSAI DES MATIÈRES PLASTIQUES AU PENDULE DE TORSION
i*re EDITION
Janvier 1967
REPRODUCTION INTERDITE
Le droit de reproduction des Recommandations IS0 et des Normes
IS0 est la propriété des Comités Membres de 1’ISO. En consé-
quence, dans chaque pays, la reproduction de ces documents ne
peut être autorisée que par l’organisation nationale de normaii-
sation de ce pays, membre de I’ISO.
Seules les normes nationales sont valables dans leurs pays respectifs.
Imprimé en Suisse
Ce document est également édité en anglais et en russe. I1 peut être obtenu auprés des organhations
nationales de normalisation.

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HISTORTQUE
La Recommandation ISO/R 537, Essai des matières plastiques au pendule de torsion, a
été élaborée par le Comité Technique ISO/TC 61, Matières plastiques, dont le Secrétariat
est assuré par 1’American Standards Association, Inc. (ASA).
Les travaux relatifs à cette question furent entrepris par le Comité Technique en 1958
et aboutirent en 1961 à l’adoption d’un Projet de Recommandation ISO.
En juin 1963, ce Projet de Recommandation IS0 (No 533) fut soumis à l’enquête de
tous les Comités Membres de I’ISO. I1 fut approuvé par les Comités Membres suivants:
Allemagne
France Portugal
Argentine Hongrie
République Sud-Africaine
Australie Inde Roumanie
Autriche Iran Suède
Belgique Japon Suisse
Chili
Nouvelle-Zélande Tchécoslovaquie
Espagne Pays-Bas
U.S.A.
Finlande Pologne Yougoslavie
Un Comité Membre se déclara opposé à l’approbation du Projet:
Royaume-Uni.
Le Projet de Recommandation IS0 fut alors soumis par correspondance au Conseil de
I’ISO qui décida, en janvier 1967, de l’accepter comme RECOMMANDATION TSO.

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Recommandation ISO/R 537 ISO/R 537-1967 (F)
ERRATUM
Juin 1972
MATIÈRES PLASTIQUES
ESSAI DES MATIERES PLASTIQUES AU PENDULE DE TORSION
IèR Edition - Janvier 1967
ERRATUM
Page 4, Paragraphe 4.1.1, 1 gème ligne :
Remplacer ((310 g/cmZ)) par ((310 g.cm*».
Page 8, Paragraphe 6.2 : Dans la définition de J, remplacer ((grammes au centimètre carré)) par ((gramme centimètres carrés)).
Recommandation ISOlR 537 lSO/R 537-19h7 (1.)
ERRATUM
Aout I969
MATIERES PLASTIQUES
ESSAI DES MATIÈRES PLASTIQUES AU PEND
JLE DE TORS ON
lire édition Janvier 1967
ERRATUM
Page 8, paragraphe 6.2
Dans la formule donnant le module de cisaillement,remplacer “p2” par “n2”
La formule ainsi corrigée s’écrit :

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I
IS0 / R 537 - 1967 (F)
Recommandation IS0
R 537 Janvier 1967
MATIkRES PLASTIQUES
ESSAI DES MATIERES PLASTIQUES AU PENDULE DE TORSION
1. OBJET
La présente méthode d’essai a pour objet de mesurer le module de cisaillement et l’amortissement
mécanique en fonction de la température, au moyen d’oscillations de torsion libre. A l’aide de
cette méthode, des mesures sont faites sur un intervalle de fréquence allant de 0’1 à 10 Hz. Ceci
permet de déterminer les propriétés mécaniques des matières plastiques sous de faibles efforts
de déformation et de faibles vitesses d’application de la charge dans un large intervalle de tem-
pérature.
Cette méthode permet, en outre, de déterminer les intervalles de température dans lesquels une
matière plastique se montre rigide, visco-élastique ou caoutchoutique ; elle donne également
des indications concernant le commencement de l’écoulement plastique. La méthode donne un
moyen de distinguer aisément les matières thermoplastiques et thermodurcies et les polymères
autrement réticulés, et entre les polymères cristallins et les polymères amorphes.
Quand elle est mise en œuvre à une seule température, la méthode ne permet qu’un essai de
contrôle des matières plastiques dont les propriétés générales sont connues. Elle peut être ainsi
employée pour déterminer si une matière plastique donnée est (( souple ou (( rigide )) à une
température et à une vitesse d’application de la charge données.
Le module de cisaillement et l’amortissement mécanique sont des constantes physiques qui sont
indépendantes de la méthode d’essai, de l’appareillage employé et de la forme de l’éprouvette.
2. DEFINITIONS
2.1
Module de cisaillement. Quotient de l’effort de cisaillement et de la déformation angulaire
élastique qui en résulte, pour de très faibles déformations ne dépassant pas la limite élastique
d’effort à la déformation correspondante.
2.2 Décrément logarithmique. Amortissement mécanique résultant de la dissipation d’énergie
interne dans l’essai au pendule de torsion ayant pour mesure le décrément logarithmique A.
Le décrément logarithmique est défini comme le logarithme naturel du rapport des ampli-
2 oscillations successives.
tudes de
2.3 Coefficient de dissipation mécanique. Dissipation d’énergie interne produisant l’amortisse-
ment et s’exprimant par le coefficient de dissipation mécanique d, lequel est lié au décrément
A
logarithmique A par une équation qui, pour A < 2, se réduit à: d = -
m
3. EPROUVETTE
3.1 L’éprouvette est préparée et conditionnée dans les conditions particulières requises pour
chaque matière.
NOTE. - Les conditions de préparation des éprouvettes doivent être observées très exacte-
ment dans le cas de matières dont les propriétés mécaniques sont influencées par les traite-
ments thermique et mécanique préalables. Ceci s’applique aux matières plastiques partielle-
ment cristallines telles que les polyamides.
I I
-3-

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IS0 / R 537 - 1967 (F
Dans les essais pour la détermination de la nature d’une matière, la préparation par décou-
page des éprouvettes dans une matière plastique du commerce telle que jonc ou feuille est
possible avec une matière amorphe uniquement quand cette dernière est exempte de tensions
internes.
La préparation des éprouvettes par découpage dans des joncs ou des feuilles n’est pas
possible dans le cas de matières plastiques qui tendent à se cristalliser. Ici l’éprouvette devra
recevoir la forme voulue par moulage à la presse et la cristallisation devra être achevée par
refroidissement très lent à partir de l’état visqueux.
Quand l’essai porte sur une matière particulière: par exemple, un morceau de matière
plastique comportant des contraintes internes, l’éprouvette doit être prélevée par découpage
à l’emporte-pièce ou usinage soigné, en veillant à éviter l’échauffement. Avec une telle
matière, il est recommandable d’effectuer les essais dans le sens des contraintes et perpen-
diculairement à ce sens.
3.2 L’éprouvette la plus appropriée est une tige plate de longueur (I) 60 mm, de largeur (b)
10 mm et d’une épaisseur (A) de 1 mm. D’autres dimensions peuvent être données à l’éprou-
vette, à condition qu’elles assurent une évacuation suffisamment rapide de la chaleur. Avec
des éprouvettes de 0,15 à 0,05 mm d’épaisseur, le système oscillant doit être placé sous
vide. L’essai d’éprouvettes d’épaisseur inférieure à 0,05 mm est très difficile.
NOTE. - Le module de cisaillement et le décrément logarithmique A sont indépendants de
la forme de l’éprouvette que l’on peut donc faire varier à volonté. Toutefois, l’équation
indiquée au chapitre 6 s’applique seulement aux éprouvettes de section droite rectangulaire
et dont la section est uniforme sur la totalité de la longueur (voir chapitre 5).
4. APPAREILLAGE
4.1 Pendule de torsion
On peut employer tout pendule de torsion qui permet de déterminer le module de cisaillement
et l’amortissement des oscillations libres de torsion des matières plastiques en fonction de la
température et qui, à n’importe quelle température d’essai donnée, assure une température
uniforme sur l’éprouvette entière.
Deux méthodes sont décrites dans cette Recommandation IS0 :
Méthode A (Fig. 1 et 2, page 5): Eprouvette supportant le volant d’inertie;
Méthode B (Fig. 3, page 7): Eprouvette ne supportant pas le volant d’inertie.
4.1.1 Méthode A. - L’éprouvette est maintenue à son extrémité supérieure dans une pince et
attachée à son extrémité inférieure à un disque de moment d’inertie connu (voir Fig. 2).
Afin d’obtenir une température constante sur toute la longueur de l’éprouvette, les axes
traversant le sommet et le fond de la chambre isotherme doivent être construits avec une
matière mauvaise conductrice de la chaleur, telle que le verre.
NOTE. - En imprimant une légère torsion à l’axe supérieur, on transmet un couple de
torsion au disque par l’intermédiaire de l’éprouvette et on amène ainsi le système à
osciller librement. Un petit miroir est monté juste au-dessus du disque de telle sorte que
sa surface réfléchissante se situe dans l’axe du système oscillant. L’oscillation est trans-
mise à une bande photographique au moyen du faisceau lumineux qui, de la source
lumineuse, vient frapper le miroir. La fréquence et l’amplitude des oscillations peuvent
être déduites de la trace que porte la bande photographique. L’appareil est muni d’un
dispositif d’arrêt destiné à supprimer la charge s’exerçant sur l’éprouvette durant la
période de chauffage séparant les mesures. L’appareil comporte égaiement une échelle
graduée au moyen de laquelle tout allongement de l’éprouvette peut être mesuré.
Un disque d’une masse totale de 30 g (24,8 g pour un disque en métal léger et 5,2 g
pour l’axe inférieur avec pince et miroir) a été jugé le plus approprié pour des éprou-
vettes répondant à la description du paragraphe 3.2. Ceci correspond à un moment
d’inertie de 310 g/cm2.
Les dimensions du disque sont telles que l’effort total de traction s’exerçant sur l’éprou-
vette n’excède pas 1 kgf/cm2. Si la valeur du terme correctif SE fournit une valeur
négative pour le module de cisaillement (voir paragraphe 6.2) la charge est réduite.
-4-

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IS0 / R 537 - 1967 (F)
FIG. 1. - Modèle de pendule de torsion (Méthode A)
FIG. 2. - Disque de moment d’inertie comprenant la pince inférieure
et l’axe inîérieur avec le miroir
-5-

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IS0 / RS7- 1967(F)
4.1.2 Méthode B. - La différence avec la Méthode A est que la pince de l’extrémité supé-
rieure de l’éprouvette et le disque de moment d’inertie connu sont suspendus par un
fil fin (ou un ruban) et sont équilibrés par un contrepoids; la pince inférieure est fixe
(voir Fig. 3).
4.2 Appareillage de régulation de la température
L’éprouvette et les pinces sont enfermées dans une chambre isotherme contenant de l’air
ou un gaz inerte et pourvue d’un dispositif permettant de faire varier la température. La
chambre isotherme doit assurer une gamme de températures s’étendant au moins de -60 “C
à + 250 OC. La température au voisinage immédiat de l’éprouvette ne doit pas varier de plus
de f 1 OC.
NOTE. - Un modèle de chambre isotherme appropriée aux éprouvettes répondant à la des-
cription du paragraphe 3.2 est constitué par un cylindre à double paroi ayant approximative-
ment 100 mm de hauteur et un diamètre intérieur approximatif de 25 mm. Les parois inté-
rieures et extérieures du cylindre sont distantes d’environ 10 mm et sont convenablement
isolées à l’extérieur. La chambre est aménagée de telle sorte que 1’011 puisse faire circuler un
liquide de température constante dans l’espace annulaire.
...