ISO 11403-3:1999
(Main)Plastics — Acquisition and presentation of comparable multipoint data — Part 3: Environmental influences on properties
Plastics — Acquisition and presentation of comparable multipoint data — Part 3: Environmental influences on properties
Plastiques — Acquisition et présentation de données multiples comparables — Partie 3: Effets induits par l'environnement sur les propriétés
La présente partie de l'ISO 11403 prescrit les modes opératoires d'essai en vue de l'acquisition et de la présentation de données multiples qui démontrent le comportement des plastiques dans les environnements suivants: - exposition prolongée à la chaleur; - produits chimiques liquides; - fissuration dans un environnement donné sous contrainte de traction constante; - vieillissement artificiel. Les essais sont indiqués par ordre de sévérité croissante de l'effet de l'environnement. Commencer par les environnements les moins sévères permet de juger en toute connaissance de cause s'il vaut la peine d'effectuer des essais dans des conditions plus sévères.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11403-3
First edition
1999-04-01
Plastics — Acquisition and presentation of
comparable multipoint data —
Part 3:
Environmental influences on properties
Plastiques — Acquisition et présentation de données multiples
comparables —
Partie 3: Effets induits par l’environnement sur les propriétés
A
Reference number
ISO 11403-3:1999(E)
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ISO 11403-3:1999(E)
Contents
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Definitions .2
4 Specimen preparation .3
5 Conditioning.3
6 Test requirements.4
6.1 General.4
6.2 Indicative properties and indicative data .4
6.3 Test specimens.4
6.4 Test speed .4
6.5 Prolonged exposure to heat: ISO 2578.4
6.6 Liquid chemicals: ISO 175 .5
6.7 Environmental stress cracking under constant tensile stress: ISO 6252 .6
6.8 Artificial weathering: ISO 4892-2.8
7 Presentation of data .9
8 Precision.11
Annex A (informative) Information relating to certain test requirements.12
Annex B (normative) Chemicals for chemical resistance and environmental stress cracking resistance
tests.14
© ISO 1999
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International Organization for Standardization
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Printed in Switzerland
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© ISO
ISO 11403-3:1999(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.
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.
International Standard ISO 11403-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, , Subcommittee
Plastics
SC 2, Mechanical properties.
ISO 11403 consists of the following parts, under the general title Plastics — Acquisition and presentation of
comparable multipoint data:
Part 1: Mechanical properties
Part 2: Thermal and processing properties
Part 3: Environmental influences on properties
Owing to the wide range of properties that are included in ISO 11403, it has been necessary to develop the standard in
stages, dividing the contents into parts. In this way, each part can be further developed separately and further parts
can be added when appropriate.
Annex B forms an integral part of this part of ISO 11403. Annex A is for information only.
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ISO 11403-3:1999(E)
Introduction
This International Standard has been prepared because users of plastics find sometimes that available data cannot
be used readily to compare the properties of similar materials, especially when the data have been supplied by
different sources. Even when the same standard tests have been used, they often allow the adoption of a wide
range of alternative test conditions, and the data obtained are not necessarily comparable. The purpose of this
International Standard is to identify specific methods and conditions of test to be used for the acquisition and
presentation of data in order that valid comparisons between materials can be made. These data are not
necessarily suitable for design.
1)
ISO 10350 is concerned with single-point data. Such data represent the most basic method for characterizing
materials and are useful for the initial stages of material selection. The present International Standard identifies test
conditions and procedures for the measurement and presentation of a more substantial quantity of data. Each
property here is characterized by multipoint data which demonstrate how that property depends upon important
variables such as time, temperature and environmental effects. Additional properties are also considered in this
standard. These data therefore enable more discriminating decisions to be made regarding the material's suitability
for a particular application. Some data are also considered adequate for undertaking predictions of performance in
service and of optimum processing conditions for moulding a component, although it should be recognized that, for
purposes of design, additional data will often be needed. One reason for this is that some properties are strongly
dependent upon the physical structure of the material. The test procedures referred to in this standard employ
standard test specimens, and the polymer structure in these specimens may be significantly different from that in
specific regions of a moulded component. Under these circumstances, therefore, the data will not be suitable for
accurate design calculations for product performance. The material supplier should be consulted for specific
information on the applicability of data.
ISO 10350 and the various parts of this International Standard together define the means for acquiring and
presenting a core set of comparable data for use in material selection. Use of these standards should result in a
rationalization of effort and a reduction of cost associated with provision of these data. Furthermore, reference to
these standards will simplify the development of data models for the computerized storage and exchange of data
concerning material properties.
Where appropriate, values for test variables have been specified by this standard. For some tests however, owing
to the wide range of conditions over which different plastics perform, the standard gives guidance in the selection of
certain test conditions so that they cover the operating range for that polymer. Because, in general, the properties
and performance specifications for different polymers differ widely, there is no obligation to generate data under all
the test conditions specified in this standard.
Data on a wide range of properties are needed to enable plastics to be selected and used in the large variety of
applications to which they are suited. ISO standards describe experimental procedures which are suitable for the
acquisition of relevant information on many of these properties. For other properties, however, ISO standards either
do not exist or exhibit shortcomings that complicate their use at present for the generation of comparable data (see
annex A). The standard has therefore been divided into parts so that each part can be developed independently. In
this way, additional properties can be included as new or revised standards become available.
1)
ISO 10350-1:1998, Plastics — Acquisition and presentation of comparable single-point data — Part 1: Moulding materials.
ISO 10350-2:—, Plastics — Acquisition and presentation of comparable single-point data — Part 2: Reinforced plastics.
(To be published)
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INTERNATIONAL STANDARD © ISO ISO 11403-3:1999(E)
Plastics — Acquisition and presentation of comparable multipoint
data —
Part 3:
Environmental influences on properties
1 Scope
This part of ISO 11403 specifies test procedures for the acquisition and presentation of multipoint data which
demonstrate the behaviour of plastics under the following environments:
prolonged exposure to heat;
liquid chemicals;
environmental stress cracking under a constant tensile stress;
artificial weathering.
The tests are listed in order of increasing severity of the environment. By testing under the least severe
environments first, it is possible to make informed judgements regarding whether tests under more severe
conditions are worthwhile.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part of
ISO 11403. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are subject to revision, and
parties to agreements based on this part of ISO 11403 are encouraged to investigate the possibility of applying the
most recent editions of the standards listed below. Members of IEC and ISO maintain registers of currently valid
International Standards.
2)
ISO 175:— , Plastics — Methods of test for the determination of the effects of immersion in liquid chemicals.
ISO 291:1997, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing.
ISO 293:1986, Plastics — Compression moulding test specimens of thermoplastic materials.
ISO 294-1:1996, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 1: General
principles, and moulding of multipurpose and bar test specimens.
ISO 294-2:1996, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 2: Small tensile
bars.
ISO 295:1991,
Plastics — Compression moulding of test specimens of thermosetting materials.
2)
To be published. (Revision of ISO 175:1981)
1
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ISO 527-1:1993, Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles.
3)
ISO 1268:1974 , Fibre-reinforced plastics — Preparation of glass fibre reinforced, resin bonded, low-pressure
laminated plates or panels for test purposes.
ISO 1817:1999, Rubber, vulcanized — Determination of the effect of liquids.
ISO 2578:1993, Plastics — Determination of time-temperature limits after prolonged exposure to heat.
ISO 2818:1994, Plastics — Preparation of test specimens by machining.
ISO 3167:1993, Plastics — Multipurpose test specimens.
ISO 4892-2:1994, Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 2: Xenon-arc sources.
ISO 6252:1992, Plastics — Determination of environmental stress cracking (ESC) — Constant-tensile-stress
method.
ISO 10724-1:1998, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermosetting powder moulding compounds
(PMCs) — Part 1: General principles and moulding of multipurpose test specimens.
ISO 10724-2:1998, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermosetting powder moulding compounds
(PMCs) — Part 2: Small plates.
ISO 11403-1:1994, Plastics — Acquisition and presentation of comparable multipoint data — Part 1: Mechanical
properties.
3 Definitions
For the purposes of this part of ISO 11403, the following definitions apply.
3.1
multipoint data
data characterizing the behaviour of a plastics material by means of a number of test results for a property
measured over a range of test conditions
3.2
indicative property
a property that has been selected to reveal the influence of an environment on a material through a comparison of
measurements of the property before and after exposure
3.3
indicative data
ratios of mean values of indicative properties after and before exposure
NOTE They give a measure of the severity of the influence of an environment on a material for specific exposure
conditions (see clause A.1).
3.4
tensile work to break
W
tB
the area under a plot of the applied stress against the grip displacement in a tensile test, the applied stress being
determined from the ratio of the tensile force to the minimum initial cross-sectional area of the specimen
2
NOTE It is expressed in kilojoules per square metre (kJ/m ).
3)
Under revision.
2
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4 Specimen preparation
In the preparation of specimens by injection or compression moulding, the procedures described in ISO 293,
ISO 294-1, ISO 294-2, ISO 295, ISO 10724-1, ISO 10724-2 or ISO 1268 shall be used. The method of moulding
and the conditions will depend upon the material being moulded. If these conditions are specified in the International
Standard appropriate to the material, then they shall be adopted, where possible, for the preparation of every
specimen on which data are obtained using this part of ISO 11403. For those plastics for which moulding conditions
have not yet been standardized, the conditions employed shall be within the range recommended by the polymer
manufacturer and shall, for each of the processing methods, be the same for every specimen. Where moulding
conditions are not stipulated in any International Standard, the values used for the parameters in table 1 shall be
recorded with the data for that material.
Table 1 — Moulding parameters
Type of moulding Moulding method and Moulding parameters
material standard (where applicable)
Thermoplastic Injection, ISO 294-1 and -2 Melt temperature
Mould temperature
Injection velocity
Thermoplastic Compression, ISO 293 Moulding temperature
Moulding time
Cooling rate
Demoulding temperature
Thermosetting Injection, ISO 10724-1 and -2 Injection temperature
Mould temperature
Injection velocity
Cure time
Thermosetting Compression, ISO 295 Mould temperature
Moulding pressure
Cure time
Plastics composites Test plate production, ISO 1268 Fibre content
Mould temperature
Moulding pressure
Cure time
5 Conditioning
For materials having properties that are significantly dependent upon the concentration of absorbed water,
specimens shall be in equilibrium with an atmosphere of (50 – 5) % RH at 23 °C before exposure to the
environment, and for indicative property measurements prior to exposure (see the note) with the exception of tests
for prolonged exposure to heat (see 6.5). For these materials, consult the relevant material standard for procedures
for conditioning specimens. For materials that have properties that are not significantly sensitive to absorbed water,
specimens shall be conditioned in accordance with the International Standard appropriate to the material. If no
materials standard is available, condition test specimens at 23 °C – 2 °C and (50 – 10) % RH for a minimum length
of time of 88 h (see ISO 291). Reference to the use of any special conditioning shall be recorded with the data in the
tables in clause 7.
NOTE The water content may change during exposure to an environment, either through exposure to an elevated
temperature or, in the case of exposure to a chemical, through exchange of water with the chemical.
3
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6 Test requirements
6.1 General
In acquiring data for the properties included in this part of ISO 11403, the exposure procedures described in the
corresponding ISO test standard for each property shall be followed.
Where tests are carried out at temperatures other than 23 °C, temperature values shall be chosen from the series of
integral multiples of 10 °C.
6.2 Indicative properties and indicative data (see clause A.1)
For each of the test requirements in 6.5 to 6.8, data shall be recorded as ratios of certain indicative property values
obtained at 23 °C before and after specified conditions of exposure. The tensile strength and the tensile work to
break are indicative properties that are common to each of the environmental exposure tests. The tensile strength is
either the yield stress s or, for brittle materials, the stress at break s (see ISO 527-1) and is determined by
Y B
dividing the value for the force at yield or break by the minimum initial cross-sectional area of the specimen in the
waisted region. The tensile work to break W (see 3.4) is determined from a conventional tensile test used to obtain
tB
the tensile strength and is normalized with respect to the minimum initial cross-sectional area of the specimen. In
this part of ISO 11403, all indicative data are recorded as a ratio of a measurement after exposure to a
measurement prior to exposure. It is therefore not necessary to specify units for indicative property measurements
but clearly these must be consistent throughout a series of measurements of each property.
6.3 Test specimens (see clauses A.1 and A.2)
For the determination of indicative properties, either the ISO 3167 multipurpose test specimen or the ISO 294-2
small tensile specimen (see figure 1) may be used. The small specimen shall have a thickness of 3 mm – 0,1 mm
and is recommended for materials that exhibit ductile failure prior to exposure (see clause A.1). The small specimen
may be prepared by injection moulding (see ISO 294-2 for thermoplastics), or by machining the shape from sheet or
compression moulded plates having a thickness of 3 mm – 0,1 mm (see ISO 2818). Where appropriate, the
moulding conditions specified in part 2 of the relevant material standard shall be used. For the determination of
environmental stress cracking resistance (6.7), the multipurpose test specimen shall be used, machined where
necessary as shown in figure 2 (see also clause A.5).
6.4 Test speed
For polymers that, prior to exposure, show no yielding and have a strain at break e less than or equal to 10 %
B
when tested at a speed of 50 mm/min (see ISO 527-1), a test speed of 5 mm/min – 1 mm/min shall be used with the
multipurpose test specimen and 1 mm/min – 0,2 mm/min with the small tensile specimen. For materials that yield, or
where . 10 % before exposure, these speeds shall be 50 mm/min 10 mm/min and 10 mm/min 2 mm/min
e – –
B
respectively for the two specimen types.
The test speeds for indicative property measurements after exposure to the environment shall be the same as those
adopted for tests prior to exposure and shall be recorded with the data in clause 7.
6.5 Prolonged exposure to heat: ISO 2578
For materials that absorb moisture, specimens shall be as-moulded and contained so as to avoid changes in water
content prior to all thermal exposures and reference tests.
The indicative properties are:
1 the tensile strength s or s (see 6.2);
Y B
2 the tensile work to break W (see 6.2).
tB
Determine reference values of each indicative property at 23 °C – 2 °C, using a minimum of five specimens (see
also 6.4).
Expose specimens to elevated temperatures selected to enable thermal endurance profiles to be determined.
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After exposure, specimens shall be stored at 23 °C 2 °C for between 16 h and 96 h before the measurement of
–
indicative properties. For materials that absorb moisture, the specimens shall be sealed during this time interval in
order to prevent any change in the moisture content. Determine the thermal endurance graphs corresponding to a
threshold value of 50 % of each indicative property. A minimum of five specimens shall be used at each exposure
time, a minimum of five exposure times for each indicative property at each temperature and a minimum of four
temperatures for determining the profile for each property (see the note).
NOTE Some of the exposure times may yield results that can be used for the determination of both of the property profiles.
Record the temperature index TI corresponding to a time limit of 20 000 h and the halving interval HIC for each
indicative property as shown by table 2.
Dimensions in millimetres
l Overall length 60
b Width at ends 10 ± 0,2
b Minimum width 3 ± 0,2
1
r Radius 15 ± 1
h Thickness 3 ± 0,2
L Initial distance 25 ± 2
between grips
Figure 1 — Details of the ISO 294-2 small tensile specimen
Figure 2 — Test specimen for the measurement of environmental stress cracking resistance under tensile
stress, prepared by machining the central waist so that it is identical to that in the small tensile specimen
(see figure 1)
5
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6.6 Liquid chemicals: ISO 175
To aid comparability of data generated for different materials and from different sources, this part of ISO 11403
requires that materials be exposed to the chemicals listed in annex B. If particular materials are not recommended
for use, or are not used, in the presence of any of these chemicals at the temperature specified, then the letters NR
(not recommended) shall be given in place of experimental data (see table 3).
Although not part of the comparable core data defined above, results for exposure to other chemicals may be
presented in addition. It is recommended that, for this purpose, the chemicals be chosen from the list given in
ISO 175.
The indicative properties are:
1 the tensile strength s or s (see 6.2);
Y B
2 the tensile work to break W (see 6.2);
tB
3 the length l of the specimen and its thickness h in the centre of the waist (see figure 1);
4 the mass m of the specimen.
Measure reference values at 23 °C – 2 °C (prior to exposure to the chemical), using a minimum of five specimens
for properties 1 and 2 (see also 6.4) and, additionally, a minimum of four different specimens for properties 3 and 4.
Immerse specimens in the chemical for periods of 100 h and 1 000 h at the temperature specified in annex B (see
the note). For exposure tests carried out at 23 °C, measure indicative properties immediately after exposure. If the
exposure has been carried out at an elevated temperature, immerse the specimens in fresh chemical at 23 °C for
20 min – 10 min and then immediately measure the indicative properties.
NOTE To avoid unnecessary long-term testing, it is recommended that exploratory tests be carried out to determine the
influence of the temperature and the chemical acting alone.
Use a minimum of five specimens for each exposure time for properties 1 and 2. Of the four specimens used to
determine reference values for properties 3 and 4, use two specimens to determine properties 3 and 4 after 100 h
immersion and the remaining two specimens to determine the properties after 1 000 h immersion. The specimens
used to obtain properties 3 and 4 may subsequently be used to obtain properties 1 and 2.
The presentation of results at additional temperatures is optional. In each additional test, in order to maximize the
precision of indicative data for properties 3 and 4, it is recommended that the measurement of reference values be
repeated on four new specimens which are then used to determine indicative properties 3 and 4 at each
temperature.
Record the ratio of the mean value of each property after exposure to the mean value prior to exposure as shown
by table 4. Also record the letters ST with the ratio of the mass after 1000 h exposure if, as a result of
measurements at other times, it is known that the specimen is saturated with the chemical at this exposure time.
6.7 Environmental stress cracking under constant tensile stress: ISO 6252 (see clauses A.4 and
A.5)
Use the ISO 3167 multipurpose test specimen. If convenient, it is acceptable to reduce the length of the specimen
by removing the tab regions at each end.
For the preparation of specimens by injection moulding, the central region of the test specimen shall be reduced to
a width of 3 mm by machining circular notches of radius 15 mm (see figure 2, ISO 2818 and clause A.5). It is
recommended that precautions be taken during machining to avoid introducing stress concentrations perpendicular
to the long axis of the specimen by ensuring that the cutting direction is parallel to the length of the specimen.
Where specimens are prepared by compression moulding or by machining from sheet or compression-moulded
plates, the machining of the waisted region is optional.
6
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ISO 11403-3:1999(E)
To aid comparability of data generated for different materials and from different sources, this part of ISO 11403
requires that materials be exposed to the chemicals listed in annex B. If particular materials are not recommended
for use in the presence of any of these chemicals at the temperature specified, then the letters NR (not
recommended) shall be given in place of experimental data in table 5.
Although not part of the comparable core data defined above, results for exposure to other chemicals or at other
temperature may be presented in addition. It is recommended that, for this purpose, the chemicals be chosen from
the list given in ISO 175.
The indicative properties are:
1 the tensile strength s or s (see 6.2);
Y B
2 the work to break W (see 6.2).
tB
Determine reference values for the indicative properties at 23 °C 2 °C, using a minimum of five specimens(see
–
also 6.4). The reference tensile strength value is s . Conduct creep tests in the chemical at the temperature
uo
specified in annex B at a series of stress levels chosen to give reductions in the tensile strength that are above and
below 25 % and in the work to break that are above and below 50 % after 100 h loading time (see the note). A
minimum of four stress levels shall be used and a minimum of five specimens at each stress. Plot the indicative
property values against the creep stress (see figure 3).
NOTE To avoid any unnecessary long-term testing, it is recommended that exploratory tests be carried out to determine
the influence of the temperature, the chemical and the stress acting alone.
100 100
Determine, by interpolation, creep stresses s and s that give, respectively, a 25 % reduction in the tensile
sc wc
strength and a 50 % reduction in the work to break.
1 000
Repeat this procedure for 1 000 h creep loading time and determine the corresponding creep stresses s and
sc
1 000
s .
wc
Record the ratios s /s and s /s for 100 h and 1 000 h exposures as shown by table 5, where s is the
sc uo wc uo uo
reference tensile strength value (see above).
Figure 3 — Plot of indicative property values, measured after creep loading, against the creep stress
showing how the quantities σ and σ are determined
sc wc
7
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6.8 Artificial weathering: ISO 4892-2 (see clause A.3)
Use a xenon-arc lamp with one or more of the following sets of exposure conditions (see the note).
NOTE Set of conditions 1 is intended to simulate exposure to natural sunlight. Sets of conditions 2 and 3 are intended to
simulate exposure behind glass. With set of conditions 3, the ambient temperature is significantly higher than it is under set of
conditions 2.
Set of exposure conditions 1: Open air
Use filtering selected to give a relative spectral irradiance complying with method A of ISO 4892-2:1994 and an
2 2
absolute irradiance of 550 W/m – 50 W/m in the wavelength range 290 nm to 800 nm.
Use a cycle having a dry period of 102 min followed by a spray period of 18 min. During the dry period, the black
standard temperature in the enclosure shall be 65 °C – 3 °C and the relative humidity (65 – 5) %. During the spray
period, the lamp shall remain on.
Set of exposure conditions 2: Behind glass, low temperature
Use filtering selected to give a relative spectral irradiance complying with method B of ISO 4892-2:1994 and an
2 2
absolute irradiance of 550 W/m – 50 W/m in the wavelength range 300 nm to 800 nm.
The black standard temperature in the enclosure shall be 65 °C – 3 °C and the relative humidity (65 – 5) %.
Set of exposure conditions 3: Behind glass, high temperature
Use t
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11403-3
Première édition
1999-04-01
Plastiques — Acquisition et présentation de
données multiples comparables —
Partie 3:
Effets induits par l’environnement sur les
propriétés
Plastics — Acquisition and presentation of comparable multipoint data —
Part 3: Environmental influences on properties
A
Numéro de référence
ISO 11403-3:1999(F)
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ISO 11403-3:1999(F)
Sommaire
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.2
4 Préparation des éprouvettes .3
5 Conditionnement des éprouvettes.4
6 Exigences relatives aux essais .4
6.1 Généralités .4
6.2 Propriétés significatives et données significatives .4
6.3 Éprouvettes .4
6.4 Vitesse d'essai .5
6.5 Exposition prolongée à la chaleur: ISO 2578.6
6.6 Produits chimiques liquides: ISO 175 .6
6.7 Fissuration dans un environnement donné sous contrainte de traction constante: ISO 6252 .7
6.8 Vieillissement artificiel: ISO 4892-2.9
7 Présentation des données .10
8 Fidélité .11
Annexe A (informative) Informations relatives à certaines exigences concernant l'essai .12
Annexe B (normative) Produits chimiques utilisés dans le cadre des essais visant à déterminer
la résistance chimique et la résistance à la fissuration sous contrainte dans un environnement donné .15
© ISO 1999
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forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
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Internet iso@iso.ch
Imprimé en Suisse
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© ISO
ISO 11403-3:1999(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 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.
La Norme internationale ISO 11403-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité
SC 2, Propriétés mécaniques.
L’ISO 11403 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Plastiques — Acquisition et
:
présentatrion de données multiples comparables
Partie 1: Propriétés mécaniques
Partie 2: Propriétés thermiques et caractéristiques relatives à la mise en œuvre
Partie 3: Effets induits par l’environnement sur les propriétés
Étant donné la grande diversité des propriétés qui seront abordées dans l'ISO 11403, il s'est avéré nécessaire
d'élaborer la norme en plusieurs étapes et donc d'en subdiviser le contenu en plusieurs parties. Il est ainsi possible
d'élaborer chaque partie séparément et, si nécessaire, d'ajouter d'autres parties.
L’annexe B fait partie intégrante de la présente partie de l'ISO 11403. L’annexe A est donnée uniquement à titre
d’information.
iii
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ISO 11403-3:1999(F)
Introduction
La présente Norme internationale a été élaborée parce que les utilisateurs de plastiques trouvent parfois que les
données existantes ne sont pas facilement exploitables pour comparer les propriétés de matériaux similaires,
surtout lorsque les données en question proviennent de plusieurs sources. Même lorsque les essais normalisés
utilisés ne diffèrent pas les uns des autres, ils permettent l'adoption d'une large plage de conditions d'essai, et les
données qui en découlent ne sont pas nécessairement comparables. La présente Norme internationale a pour objet
d'identifier les méthodes et conditions d'essai spécifiques qui doivent être utilisées en vue de l'acquisition et de la
présentation des données pour permettre d'effectuer des comparaisons valables entre les divers matériaux. Ces
données ne conviennent pas nécessairement pour la conception.
1)
L'ISO 10350 traite des données intrinsèques. Ces données qui représentent la méthode la plus fondamentale en
matière de caractérisation des matériaux, sont utiles lors des premières étapes de la sélection des matériaux. La
présente Norme internationale identifie des conditions et des modes opératoires d'essai en vue du mesurage et de
la présentation d'une quantité de données plus importante. Chaque propriété citée ici est caractérisée par des
données multiples qui mettent en évidence la manière dont la propriété considérée dépend de variables importantes
telles que le temps, la température et les effets induits par l'environnement. D'autres propriétés sont également
prises en compte dans la présente norme. De ce fait, ces données permettent de prendre des décisions plus
judicieuses en ce qui concerne l'adéquation d'un matériau donné à une application particulière. On considère
également que certaines données permettront de prévoir les performances en service ainsi que les conditions de
mise en oeuvre optimales pour le moulage d'un matériau. Il convient cependant de reconnaître que, pour les
besoins de la conception, d'autres données s'avèrent souvent nécessaires. Ceci est dû, entre autres, au fait que
certaines propriétés dépendent étroitement de la structure physique du matériau. Les modes opératoires d'essai
cités dans la présente Norme internationale utilisent des éprouvettes normalisées, mais il convient de noter que la
structure du polymère constituant ces éprouvettes peut être considérablement différente de celle qui caractérise
certaines zones spécifiques des matériaux moulés. Par conséquent, dans ces circonstances, les données ne
conviendront pas pour effectuer des calculs exacts en matière de conception en vue de l'évaluation des
performances du produit. Il convient de consulter le fournisseur du matériau pour obtenir des informations
spécifiques relatives à l'applicabilité des données.
L'ISO 10350 et les différentes parties de la présente Norme internationale définissent des moyens permettant
l'acquisition et la présentation d'un ensemble commun de données comparables, utilisables lors de la sélection des
matériaux. L'utilisation de ces normes devrait avoir pour conséquence une rationalisation des efforts et une
réduction des coûts liés à la fourniture de ces données. En outre, la référence à ces normes simplifiera la mise au
point de modèles de données pour le stockage et l'échange informatisés des données relatives aux propriétés des
matériaux.
Dans certains cas appropriés, la présente Norme internationale spécifie des valeurs pour les variables utilisées
dans le cadre des essais; en revanche, pour certains essais, étant donné la diversité des conditions dans lesquelles
les différents plastiques sont utilisés, elle fournit des recommandations relatives à la sélection de conditions d'essai
spécifiques, afin que les conditions choisies couvrent le domaine d'utilisation du polymère considéré. Du fait qu'en
général, les spécifications relatives aux performances et aux propriétés des différents polymères diffèrent largement
les unes des autres, il n'est pas obligatoire de fournir des données correspondant à toutes les conditions d'essai
spécifiées dans la présente Norme internationales.
1)
ISO 10350-1:1998, Plastiques — Acquisition et présentation de caractéristiques intrinsèques comparables — Partie 1:
Matériaux pour moulage.
ISO 10350-2:—, Plastiques — Acquisition et présentation de caractéristiques intrinsèques comparables — Partie 2:
Plastiques renforcés. (À publier)
iv
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Il est nécessaire de disposer de données relatives à un large éventail de propriétés pour pouvoir choisir et utiliser
les plastiques dans toutes les applications auxquelles ils sont adaptés. Les normes ISO décrivent des modes
opératoires d'essai qui permettent l'acquisition d'informations essentielles relatives à un grand nombre de
propriétés. Toutefois, lorsque l'on considère certaines propriétés, on constate qu'il n'existe aucune norme ISO sur le
sujet, ou, quand il en existe, qu'elles présentent des insuffisances qui en compliquent actuellement l'utilisation pour
la production de données comparables (voir annexe A). La présente norme est ainsi divisée en plusieurs parties
pour que chaque partie puisse être élaborée séparément, ce qui permet d'inclure d'autres propriétés dans les
nouvelles normes ou dans les normes révisées, au fur et à mesure de leur publication.
v
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NORME INTERNATIONALE © ISO ISO 11403-3:1999(F)
Plastiques — Acquisition et présentation de données multiples
comparables —
Partie 3:
Effets induits par l’environnement sur les propriétés
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 11403 prescrit les modes opératoires d'essai en vue de l'acquisition et de la
présentation de données multiples qui démontrent le comportement des plastiques dans les environnements
suivants:
exposition prolongée à la chaleur;
produits chimiques liquides;
fissuration dans un environnement donné sous contrainte de traction constante;
vieillissement artificiel.
Les essais sont indiqués par ordre de sévérité croissante de l'effet de l'environnement. Commencer par les
environnements les moins sévères permet de juger en toute connaissance de cause s'il vaut la peine d'effectuer
des essais dans des conditions plus sévères.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de l’ISO 11403. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
partie de l’ISO 11403 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur
à un moment donné.
2)
ISO 175:— ,
Plastiques — Méthodes d’essai pour la détermination des effets de l’immersion dans des produits
chimiques liquides.
ISO 291:1977, .
Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d'essai
ISO 293:1986, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermoplastiques.
ISO 294-1:1996, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 1:
Principes généraux, et moulage des éprouvettes à usages multiples et des barreaux.
2)
À publier. (Révision de l’ISO 175:1981)
1
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ISO 294-2:1996, Plastiques - Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 2:
Barreaux de traction de petites dimensions.
ISO 295:1991, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermodurcissables.
ISO 527-1:1993, Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 1: Principes généraux.
3)
ISO 1268:1974 , Matières plastiques — Préparation de plaques ou de panneaux en stratifiés verre textile —
Résine basse-pression pour la réalisation d'éprouvettes.
ISO 1817:1999, Caoutchouc vulcanisé — Détermination de l'action des liquides.
ISO 2578:1993, Plastiques — Détermination des limites temps-températures après exposition à l'action prolongée
de la chaleur.
ISO 2818:1994, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage.
ISO 3167:1993, Plastiques — Éprouvettes à usages multiples.
ISO 4892-2:1994, Plastiques — Méthodes d'exposition à des sources lumineuse de laboratoires — Partie 2:
Sources à arc au xénon.
ISO 6252:1992, Plastiques — Détermination de la fissuration sous contrainte dans un environnement donné
(ESC) — Méthode sous contrainte de traction constante.
ISO 10724-1:1998, Plastiques — Moulage par injection d’éprouvettes en compositions de poudre à mouler (PMC)
thermodurcissables — Partie 1: Principes généraux et moulage d’éprouvettes à usages multiples.
ISO 10724-2:1998, Plastiques — Moulage par injection d’éprouvettes en compositions de poudre à mouler (PMC)
thermodurcissables — Partie 2: Petites plaques.
ISO 11403-1:1994, Plastiques — Acquisition et présentation des données multiples comparables — Partie 1:
Propriétés mécaniques.
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 11403, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
données multiples
données qui caractérisent le comportement d'une matière plastique sur la base d'un certain nombre de résultats
d'essai obtenus lors de l'évaluation d'une propriété donnée, dans diverses conditions d'essai
3.2
propriété significative
propriété choisie pour mettre en évidence l'influence d'un environnement donné sur un matériau par le biais d'une
comparaison des valeurs de mesure obtenues, pour une propriété déterminée, avant et après l'exposition
3.3
donnée significative
rapport des valeurs moyennes des propriétés significatives après et avant exposition
NOTE Cette donnée représente une mesure de la sévérité de l'influence d'un environnement sur un matériau, dans des
conditions d'exposition spécifiques (voir article A.1).
3)
En cours de révision.
2
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3.4
travail à la rupture en traction
W
tB
aire du diagramme d'essai situé sous la courbe de la contrainte appliquée en fonction du déplacement des
mâchoires dans un essai de traction, la contrainte appliquée étant déterminée par le rapport entre la force de
traction et l'aire de la section initiale minimale de l'éprouvette
2
NOTE Il est exprimé en kilojoules par mètre carré (kJ/m )
4 Préparation des éprouvettes
Pour préparer les éprouvettes par moulage par injection ou compression, appliquer les modes opératoires décrits
dans l'ISO 293, l'ISO 294-1, l’ISO 294-2, l'ISO 295, l'ISO 10724-1, l’ISO 10724-2 ou l'ISO 1268. La méthode de
moulage et les conditions dépendent du matériau à mouler. Si ces conditions sont spécifiées dans la Norme
internationale correspondant au matériau, elles doivent, si possible, être adoptées lors de la préparation de toutes
les éprouvettes sur lesquelles il est possible d'obtenir des données à l'aide de la présente partie de l'ISO 11403. En
ce qui concerne les plastiques dont les conditions de moulage ne sont pas encore normalisées, les conditions à
mettre en œuvre doivent être choisies parmi celles recommandées par le fabricant du polymère. Pour les deux
méthodes de mise en œuvre, il est nécessaire d'adopter des conditions identiques pour chacune des éprouvettes.
Lorsque les conditions de moulage ne sont spécifiées par aucune Norme internationale, les valeurs données aux
paramètres du Tableau 1 doivent être enregistrées avec les données relatives au matériau considéré.
Tableau 1 — Paramètres de moulage
Type de matériau à mouler Méthode de moulage et norme Paramètres de moulage
(si applicable)
Thermoplastique Injection, Température du matériau fondu
ISO 294-1 et ISO 294-2
Température du moule
Vitesse d'injection
Thermoplastique Compression, Température de moulage
ISO 293
Durée de moulage
Vitesse de refroidissement
Température de démoulage
Thermodurcissable Injection, Température d'injection
ISO 10724-1 et ISO 10724-2
Température du moule
Vitesse d'injection
Durée de recuit
Thermodurcissable Compression, Température du moule
ISO 295
Pression dans le moule
Durée de recuit
Composites Fabrication de plaques d'essai, Teneur en fibres
ISO 1268
Température du moule
Pression dans le moule
Durée de recuit
3
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5 Conditionnement des éprouvettes
Pour les matériaux ayant des propriétés qui dépendent de manière significative de la concentration en eau
absorbée, les éprouvettes doivent avoir atteint l'équilibre avec une atmosphère caractérisée par (50 – 5) %
d'humidité relative à 23 °C avant d'être exposées à l'environnement, et pour le mesurage des propriétés
significatives avant l'exposition (voir la note ci-après) à l'exception des essais d'exposition prolongée à la chaleur
(voir 6.5). Pour ces matériaux, consulter la norme de produit appropriée, pour ce qui concerne les modes de
conditionnement des éprouvettes. Dans le cas des matériaux dont les propriétés ne dépendent pas étroitement de
l'eau absorbée, les éprouvettes doivent être conditionnées conformément à la Norme internationale relative au
matériau considéré. En l'absence de norme de matériau, conditionner les éprouvettes à 23 °C – 2 °C et à
(50 – 10) % d'humidité relative, pendant une durée minimale de 88 h (voir ISO 291). La référence à l'utilisation de
l'un de ces conditionnements spéciaux doit être inscrite avec les données dans les tableaux de l'article 7.
NOTE La teneur en eau peut se modifier pendant l'exposition à un environnement, soit du fait d'une exposition à une
température élevée, soit, dans le cas de l'exposition à un produit chimique, du fait d'un échange d'eau avec le produit
chimique.
6 Exigences relatives aux essais
6.1 Généralités
Lors de l'acquisition des données afférentes aux propriétés incluses dans la présente partie de l’ISO 11403, il est
nécessaire de respecter les modes opératoires d'essai décrits pour chaque propriété dans la norme d'essai ISO
correspondante.
Lorsque les essais sont effectués à d'autres températures que 23 °C, les valeurs de température doivent être
choisies dans la série des multiples entiers de 10 °C.
6.2 Propriétés significatives et données significatives (voir article A.1)
Pour chacune des exigences d'essai prescrites de 6.5 à 6.8, les données doivent être enregistrées sous forme de
rapports entre certaines valeurs de propriétés significatives obtenues à 23 °C avant et après l'exposition dans des
conditions spécifiées. La résistance en traction et le travail à la rupture en traction sont des propriétés significatives
communes à chacun des essais d'exposition à l'environnement. La résistance en traction est la contrainte au seuil
d'écoulement s ou, pour les matériaux fragiles, la contrainte à la rupture s (voir ISO 527-1) et elle est déterminée
Y B
en divisant la valeur de la force au seuil d'écoulement ou à la rupture par la section initiale minimale de l'éprouvette
dans sa partie centrale rétrécie. Le travail à la rupture en traction W (voir 3.4) est déterminé d'après un essai
tB
classique servant à définir la résistance en traction; il est normalisé par rapport à la section initiale minimale de
l'éprouvette. Dans le cadre de la présente partie de l’ISO 11403, toutes les propriétés significatives sont
enregistrées sous forme de rapport entre les valeurs mesurées après et avant l'exposition. Par conséquent, il n'est
pas nécessaire de spécifier d'unités pour le mesurage des propriétés significatives, mais il est évident qu'elles
doivent être cohérentes pour l'ensemble des mesurages effectués pour chaque propriété.
6.3 Éprouvettes (voir articles A.1 et A.2)
Pour déterminer les propriétés significatives, on peut utiliser soit l'éprouvette à usages multiples de l'ISO 3167, soit
la petite éprouvette de traction ISO 294-2 (voir Figure 1). La petite éprouvette qui présente une épaisseur de
3 mm – 0,1 mm est recommandée pour les matériaux caractérisés par une rupture ductile avant l'exposition (voir
article A.1). Cette éprouvette peut être préparée par moulage par injection (voir ISO 294-2 relative aux
thermoplastiques), ou en usinant la forme à partir de feuilles ou de plaques moulées par compression ayant une
épaisseur de 3 mm ± 0,1 mm (voir ISO 2818). Dans les cas appropriés, les conditions de moulage spécifiées dans
la partie 2 de la norme de produit appropriée doivent être utilisées. Pour déterminer la résistance à la fissuration
sous contrainte dans un environnement donné (voir 6.7), l'éprouvette à usages multiples doit être usinée, si
nécessaire, comme représenté à la Figure 2 (voir aussi article A.5).
4
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Dimensions en millimètres
l Longueur hors 60
tout (nominale)
b Largeur aux 10 ± 0,2
extrémités
Largeur 3 0,2
b ±
1
minimale
r Rayon 15 ± 1
h Épaisseur 3 ± 0,2
L Distance initiale 25 ± 2
entres mâchoires
Figure 1 — Détails d’une petite éprouvette de traction conforme à l’ISO 294-2
Figure 2 — Éprouvette destinée au mesurage de la résistance à la fissuration dans un environnement
donné sous contrainte de traction, préparée par usinage de l'éprouvette afin d'obtenir un rétrécissement
central identique à celui de la petite éprouvette de traction (voir Figure 1)
6.4 Vitesse d'essai
Pour les polymères qui n'ont pas de seuil d'écoulement et présentent une déformation à la rupture ε inférieure ou
B
égale à 10 % lors d'un essai à 50 mm/min (voir ISO 527-1), il faut utiliser une vitesse d'essai de
5
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5 mm/min – 1 mm/min avec l'éprouvette à usages multiples et de 1 mm/min – 0,2 mm/min avec la petite éprouvette
de traction. Pour les matériaux qui présentent un seuil d'écoulement ou pour lesquels e > 10 % avant l'exposition,
B
ces vitesses doivent être respectivement égales à 50 mm/min ± 10 mm/min et à 10 mm/min – 2 mm/min pour les
deux types d'éprouvettes.
Les vitesses d'essai pour le mesurage des propriétés significatives après exposition à l'environnement doivent être
les mêmes que celles adoptées pour les essais avant exposition et elles doivent être enregistrées avec les données
mentionnées dans l'article 7.
6.5 Exposition prolongée à la chaleur: ISO 2578
Pour les matériaux qui absorbent l'humidité, les éprouvettes doivent être telles que moulées et stockées dans des
conditions permettant d'éviter les variations de teneur en eau, avant toutes les expositions à la chaleur et tous les
essais de référence.
Les propriétés significatives sont
1 la résistance à la traction s ou s (voir 6.2);
Y B
2 le travail à la rupture en traction W (voir 6.2).
tB
Déterminer les valeurs de référence pour chaque propriété significative à 23 °C ± 2 °C sur un minimum de
cinq éprouvettes (voir aussi 6.4).
Exposer les éprouvettes à des températures élevées choisies pour déterminer leur endurance thermique.
Au terme de l'exposition, les éprouvettes doivent être stockées à 23 °C ± 2 °C pendant une durée comprise entre
16 h et 96 h avant d'effectuer le mesurage des propriétés significatives. Dans le cas de matériaux absorbant
l'humidité, les éprouvettes doivent être stockées hermétiquement pendant cette durée afin d'empêcher toute
variation de la teneur en humidité. Déterminer les courbes d'endurance thermique correspondant à une valeur seuil
de 50 % de chaque propriété significative. Il faut utiliser un minimum de cinq éprouvettes à chaque durée
d'exposition, un minimum de cinq durées d'exposition pour chaque propriété significative à chaque température, et
un minimum de quatre températures pour déterminer le profil de chaque propriété.
NOTE Certaines durées d'exposition peuvent produire des résultats pouvant être utilisés pour la détermination des deux
profils de propriété.
Enregistrer l'indice de température TI correspondant à une durée limite de 20 000 h et l'intervalle de division par
deux HIC pour chaque propriété significative, comme indiqué dans le Tableau 2.
6.6 Produits chimiques liquides: ISO 175
Pour améliorer la comparabilité de données obtenues à partir de différents matériaux et en provenance de diverses
sources, la présente partie de l’ISO 11403 préconise d'exposer les matériaux aux produits chimiques énumérés
dans l'annexe B. Si l'utilisation de certains matériaux n'est pas recommandée ou si ceux-ci ne sont pas utilisés avec
ces produits à la température spécifiée, inscrire les lettres NR (non recommandé) au lieu des résultats d'essai (voir
Tableau 3).
Bien que ne faisant pas partie des données communes comparables définies ci-dessus, les résultats obtenus lors
d'une exposition à d'autres produits chimiques peuvent également être présentés. Il est recommandé à cette fin de
choisir les produits dans la liste donnée dans l'ISO 175.
Les propriétés significatives sont
1 la résistance à la traction s ou s (voir 6.2);
Y B
2 le travail à la rupture en traction W (voir 6.2);
tB
3 la longueur l de l'éprouvette et son épaisseur h au milieu de la partie rétrécie (voir Figure 1);
6
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4 la masse m de l'éprouvette.
Mesurer les valeurs de référence à 23 °C ± 2 °C (avant exposition au produit chimique) au moyen de
cinq éprouvettes au minimum pour les propriétés 1 et 2 (voir aussi 6.4) et, en outre, avec quatre autres éprouvettes
au minimum pour les propriétés 3 et 4.
Immerger les éprouvettes dans les produits chimiques pendant 100 h et 1 000 h à la température spécifiée dans
l'annexe B (voir la note ci-après). Pour les essais d'exposition effectués à 23 °C, mesurer les propriétés
significatives immédiatement après l'exposition. Si cette dernière a eu lieu à une température élevée, immerger les
éprouvettes dans du produit chimique frais à 23 °C pendant 20 min ± 10 min, puis mesurer immédiatement les
propriétés significatives.
NOTE Pour éviter de prolonger inutilement les essais, il est recommandé de procéder à des essais préliminaires pour
déterminer les effets dus à la température d'une part et au produit chimique d'autre part.
Utiliser un minimum de cinq éprouvettes pour chaque durée d'exposition pour les propriétés 1 et 2. Sur les quatre
éprouvettes utilisées pour déterminer les valeurs de référence pour les propriétés 3 et 4, en utiliser deux pour
déterminer les propriétés 3 et 4 au terme d'une immersion de 100 h, les deux autres servant à déterminer ces
propriétés au bout de 1 000 h. Les éprouvettes utilisées pour déterminer les propriétés 3 et 4 peuvent ensuite servir
pour les propriétés 1 et 2.
La présentation de résultats obtenus à d'autres températures est facultative. Pour chaque essai supplémentaire,
dans le but de maximiser la fidélité des données significatives pour les propriétés 3 et 4, il est recommandé de
répéter le mesurage des valeurs de référence sur quatre nouvelles éprouvettes qui sont ensuite utilisées pour
déterminer les propriétés significatives 3 et 4 à chaque température.
Enregistrer le rapport des valeurs moyennes obtenues pour chaque propriété après et avant l'exposition comme
indiqué dans le Tableau 4. Inscrire également les lettres ST après le rapport de la masse mesurée au bout de
1 000 h d'exposition si, du fait de mesurages réalisés à d'autres moments, il apparaît que l'éprouvette est saturée
de produit chimique pendant cette période d'exposition.
6.7 Fissuration dans un environnement donné sous contrainte de traction constante: ISO 6252
(voir articles A.4 et A.5)
Utiliser l'éprouvette à usages multiples de l'ISO 3167. Si cela est plus pratique, il est possible d'en raccourcir la
longueur en supprimant les zones de têtes à chaque extrémité.
Pour préparer les éprouvettes moulées par injection, la région centrale de l'éprouvette doit être rétrécie à une
largeur de 3 mm par l'usinage d'entailles circulaires d'un rayon de 15 mm (voir Figure 2, ISO 2818 et article A.5). Il
est recommandé d
...
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