ISO 7743:2017
(Main)Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of compression stress-strain properties
Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of compression stress-strain properties
ISO 7743:2017 specifies methods for the determination of the compression stress-strain properties of vulcanized or thermoplastic rubber using a standard test piece, a product or a part of a product. Four procedures are given: - using standard test piece A with the metal plates lubricated (method A); - using standard test piece A with the metal plates bonded to the test piece (method B); - using standard test piece B (method C); - using a product or a part of a product with the metal plates lubricated (method D). The methods are not suitable for materials that exhibit high set.
Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Détermination des propriétés de contrainte/déformation en compression
ISO 7743:2017 specifies methods for the determination of the compression stress-strain properties of vulcanized or thermoplastic rubber using a standard test piece, a product or a part of a product. Four procedures are given: - using standard test piece A with the metal plates lubricated (method A); - using standard test piece A with the metal plates bonded to the test piece (method B); - using standard test piece B (method C); - using a product or a part of a product with the metal plates lubricated (method D). The methods are not suitable for materials that exhibit high set.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 7743
Fifth edition
2017-10
Rubber, vulcanized or
thermoplastic — Determination of
compression stress-strain properties
Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Détermination des
propriétés de contrainte/déformation en compression
Reference number
ISO 7743:2017(E)
©
ISO 2017
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ISO 7743:2017(E)
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ISO 7743:2017(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Apparatus and materials. 2
6 Calibration . 3
7 Test pieces . 3
8 Number of test pieces . 4
9 Time-lapse between vulcanization and testing . 4
10 Conditioning . 4
11 Temperature of test . 4
12 Procedure. 5
12.1 Measurement of test pieces . 5
12.2 Determination of stress-strain properties . 5
12.2.1 Method A . 5
12.2.2 Method B . 5
12.2.3 Method C . 5
12.2.4 Method D . 5
13 Expression of results . 6
13.1 For methods A, B and C . 6
13.2 For method D . 7
14 Test report . 8
15 Precision for methods A and D . 8
Annex A (informative) Influence of test piece geometry . 9
Annex B (informative) Extrapolation of results to non-standard test pieces.13
Annex C (normative) Calibration schedule .16
Annex D (informative) Precision for methods A and D .18
Bibliography .21
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ISO 7743:2017(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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 45, Rubber and rubber products,
Subcommittee SC 2, Testing and analysis.
This fifth edition cancels and replaces the fourth edition (ISO 7743:2011), of which it constitutes a
minor revision. The changes compared to the previous edition are as follows:
— the list of normative references has been updated in Clause 2;
— more detailed explanation has been added on the interpretation of the 25 % strain in 12.2.
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ISO 7743:2017(E)
Introduction
Knowledge of compression stress-strain properties is important in the design of, for instance, bridge
bearings, anti-vibration mountings and O-rings. Measurement of compression stress-strain behaviour is
also used for the quality control of small O-rings and other small products (i.e. those under 2 mm thick)
where hardness cannot easily be measured. Compression tests are also used to detect the presence of
porosity in products such as pipe sealing rings. Compression can be uniaxial or biaxial depending on
test piece shape and experimental conditions. If there is no friction at the interface between the test
piece and the compression device, compression is uniaxial. If friction is significant, the test piece shape
affects the nature of the compression. When the thickness of the test piece is small, Saint Venant’s
principle is not applicable: the boundary condition at the interface influences the stress and strain fields
and compression becomes biaxial (the thinner the test piece, the higher the biaxiality). The test piece
behaves as if an additional radial compression were applied (friction hampers the radial expansion due
to axial compression) and this phenomenon needs to be taken into account when material properties
such as moduli are to be derived from compression results.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 7743:2017(E)
Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of
compression stress-strain properties
WARNING 1 — Persons using this document should be familiar with normal laboratory practice.
This document does not purport to address all of the safety problems, if any, associated with its
use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices and to
determine the applicability of any other restrictions.
WARNING 2 — Certain procedures specified in this document might involve the use or generation
of substances, or the generation of waste, that could constitute a local environmental hazard.
Reference should be made to appropriate documentation on safe handling and disposal after use.
1 Scope
This document specifies methods for the determination of the compression stress-strain properties of
vulcanized or thermoplastic rubber using a standard test piece, a product or a part of a product.
Four procedures are given:
— using standard test piece A with the metal plates lubricated (method A);
— using standard test piece A with the metal plates bonded to the test piece (method B);
— using standard test piece B (method C);
— using a product or a part of a product with the metal plates lubricated (method D).
The methods are not suitable for materials that exhibit high set.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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 5893, Rubber and plastics test equipment — Tensile, flexural and compression types (constant rate of
traverse) — Specification
ISO 18899:2013, Rubber — Guide to the calibration of test equipment
ISO 23529, Rubber — General procedures for preparing and conditioning test pieces for physical test methods
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
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ISO 7743:2017(E)
3.1
compression stress
stress applied so as to cause a deformation of the test piece in the direction of the applied stress,
expressed as the force divided by the original area of cross-section perpendicular to the direction of
application of the force
3.2
compression strain
deformation of the test piece in the direction of the applied stress divided by the original dimension in
that direction
Note 1 to entry: The compression strain is commonly expressed as a percentage of the original dimension of the
test piece.
3.3
compression modulus
secant modulus
applied stress calculated on the original area of cross-section divided by the resultant strain in the
direction of application of the stress
3.4
stiffness at 25 % compression
force which needs to be applied to a product or a part of a product to compress it by 25 %
Note 1 to entry: It is expressed in newtons per metre or in newtons, depending on the shape of the test piece.
4 Principle
A test piece (lubricated or bonded) is compressed at a constant speed between the compression plates
until a pre-determined strain is reached.
The four procedures do not give the same results. Method A (test piece A, lubricated) gives results
which are dependent only on the modulus of the rubber and are independent of the test piece shape,
provided that complete slip conditions are achieved. Effective lubrication is sometimes difficult
to achieve, however, and it is prudent to inspect the variance in the test results from replicate test
pieces for indications of erratic slip conditions. Method B (test piece A, bonded) gives results which
are dependent on both the modulus of the rubber and the test piece shape. The dependence on test
piece shape is strong and, consequently, the results are markedly different from those obtained with
lubricated test pieces. Method C (test piece B) gives results which are independent of both the test piece
shape and the lubrication conditions. This test piece is more appropriate and more convenient when
intrinsic material properties are to be determined (see Annex A for details). For products (method D),
the result is dependent on the shape, but as tests on products are mainly comparative, this is acceptable.
NOTE For well-specified product shapes, such as O-rings, the result can be correlated to the hardness value.
Provision is made for the use of test pieces of different size and/or shape from the specified test pieces,
but extrapolation of the results obtained to other sizes and shapes can prove impossible.
Information on the effect of size and shape of test piece and of bonding or lubrication is given in Annex A.
5 Apparatus and materials
5.1 Flat metal plates, of uniform thickness and having lateral dimensions greater than or equal to
those of test pieces for bonding or at least 20 mm greater than those of test pieces for lubrication.
For methods A and D, one surface of each plate shall be highly polished.
NOTE A surface finish not worse than Ra 0,4 μm (see ISO 4287) has been found to be suitable. Such an Ra can
be obtained by a grinding or polishing operation.
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For method B, one surface of each plate shall be suitably prepared for the bonding system to be used.
For method C, no specific preparation of the contact surfaces is required.
5.2 Dies and cutters (if required), for preparing test pieces, complying with the relevant requirements
of ISO 23529.
5.3 Thickness gauge, complying with the relevant requirements of ISO 23529.
5.4 Compression-testing machine, complying with the requirements of ISO 5893, equipped with
means of autographic recording of the force-deformation relationship to an accuracy corresponding to
grade 1 in respect of force.
When testing standard test pieces in methods A, B and C and larger test pieces in method D, it shall be
possible to determine the displacement with an accuracy of ±0,02 mm, including corrections for load
cell and device stiffness.
When testing products with a height less than that of the standard test piece, it shall be possible to
determine the displacement with an accuracy of ±0,2 % of the height of the test piece, including
corrections for load cell and device stiffness.
The machine shall be fitted with parallel compression platens at least as large as the metal plates (5.1),
and shall be capable of operating at a speed of (10 ± 2) mm/min.
NOTE 1 For methods A and D, the compression platens can be used directly without the metal plates, provided
they have the required surface finish.
NOTE 2 For method C, the compression platens can be used directly, whatever the surface finish.
Machines with y-time recorders can give erroneous results because of:
— inertia effects;
— deformation caused by compliance in the load cell or machine frame.
Machines with x-y recorders are therefore preferred.
When testing lubricated test pieces, a suitable guard should be provided to avoid damage or injury
should the rubber be ejected when strained.
5.5 Lubricant, having no significant effect on the rubber under test, for methods A, C and D.
2
NOTE For most purposes, a silicone or fluorosilicone fluid having a kinematic viscosity of 0,01 m /s is
suitable.
For method C, lubrication is recommended though it is not necessary (see Annex A).
6 Calibration
The test apparatus shall be calibrated in accordance with Annex C.
7 Test pieces
Standard test piece A: the standard test piece for both method A and method B is a cylinder of diameter
(29 ± 0,5) mm and height (12,5 ± 0,5) mm.
Standard test piece B: the standard test piece for method C is a cylinder of diameter (17,8 ± 0,15) mm
and height (25 ± 0,25) mm.
Test pieces can be cut or moulded. Cut test pieces shall be prepared in accordance with ISO 23529.
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Other test pieces can be used, but extrapolation of the results might not be possible (see Annex B).
For method B, test pieces can be directly moulded to the metal plates using a suitable mould and
bonding system or adhered to the plates using suitable non-solvent adhesive systems.
It is essential to have test pieces with flat and parallel surfaces.
For method D, the test piece is a product, or a part of a product, or multiples thereof. For profiles, a
length of 50 mm to 100 mm shall be used as the test piece (or two such lengths together if it is necessary
to increase the force reading). For ring-shaped products with an inner diameter of 50 mm to 100 mm,
the whole product shall be used. For small products, two or more products can be tested side by side,
parallel to each other, to increase the force reading.
8 Number of test pieces
At least three test pieces, or sets of test pieces, shall be tested.
9 Time-lapse between vulcanization and testing
Unless otherwise specified for technical reasons, the following requirements shall be observed (see
ISO 23529).
— For all test purposes, the minimum time between vulcanization and testing shall be 16 h.
— For non-product tests, the maximum time between vulcanization and testing shall be four weeks
and, for evaluations intended to be comparable, the tests, as far as possible, shall be carried out after
the same time interval.
— For product tests, whenever possible, the time between vulcanization and testing shall not exceed
three months. In other cases, tests shall be made within two months of the date of receipt of the
product by the customer.
10 Conditioning
Samples and test pieces shall be protected from light as completely as possible during the interval
between vulcanization and testing.
Samples, after any necessary preparation, shall be conditioned at standard laboratory temperature (see
ISO 23529) for at least 3 h before the test pieces are cut. The test pieces can be marked, if necessary,
and measured and tested immediately. If not tested immediately, they shall be kept at the standard
laboratory temperature until tested. If the preparation involves buffing, the interval between buffing
and testing shall not exceed 72 h.
Moulded test pieces shall be conditioned at standard laboratory temperature for at least 3 h immediately
before being measured and tested.
If the test is to be carried out at a temperature other than standard laboratory temperature, the test
pieces shall be conditioned at the test temperature, immediately prior to testing, for a period sufficient
to ensure that they have reached the test temperature (see ISO 23529).
11 Temperature of test
The test shall normally be carried out at standard laboratory temperature (see ISO 23529). If another
temperature is used, it shall preferably be one of the following:
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ISO 7743:2017(E)
(−75 ± 2) °C, (−55 ± 2) °C, (−40 ± 2) °C, (−25 ± 2) °C, (−10 ± 2) °C, (0 ± 2) °C,
(40 ± 1) °C, (55 ± 1) °C, (70 ± 1) °C, (85 ± 1) °C, (100 ± 1) °C,
(125 ± 2) °C, (150 ± 2) °C, (175 ± 2) °C, (200 ± 2) °C, (225 ± 2) °C, (250 ± 2) °C.
12 Procedure
12.1 Measurement of test pieces
Determine the dimensions of the test pieces by the appropriate methods specified in ISO 23529. For
test pieces bonded by vulcanization, measure the thickness of the bonded assembly and determine the
thickness of the rubber by subtracting the sum of the thicknesses of the metal plates from the thickness
of the bonded assembly.
12.2 Determination of stress-strain properties
12.2.1 Method A
For lubricated test pieces, lightly coat the polished surfaces of the metal plates with a film of lubricant.
Insert the test piece centrally in the compression machine between the metal plates and operate the
machine at a speed of 10 mm/min until a strain of 25 % is reached. Release the strain at the same speed
of 10 mm/min and repeat the compression and release cycle three more times, the four compression
cycles forming an uninterrupted sequence. The four compressions shall be made by moving the flat
metal plates with strain from 0 % to 25 % of the pre-testing test piece thickness. Record the force-
deformation curve.
12.2.2 Method B
Insert the bonded assembly centrally in the compression machine and operate the machine at a speed
of 10 mm/min until a strain of 25 % is reached. Release the strain at the same speed of 10 mm/min
and repeat the compression and release cycle three more times, the four compression cycles forming
an uninterrupted sequence. The four compressions shall be made by moving the flat metal plates with
strain from 0 % to 25 % of the pre-testing test piece thickness. Record the force-deformation curve.
12.2.3 Method C
Insert the assembly (lubricated or not) centrally in the compression machine and operate the machine
at a speed of 10 mm/min until a strain of 25 % is reached. Release the strain at the same speed of
10 mm/min and repeat the compression and release cycle three more times, the four compression
cycles forming an uninterrupted sequence. The four compressions shall be made by moving the flat
metal plates with strain from 0 % to 25 % of the pre-testing test piece thickness. Record the force-
deformation curve.
12.2.4 Method D
Place the test piece centrally on the lower lubricated compression platen. Compress the test piece at a
speed of 10 mm/min until a strain of 30 % is reached and record the force-deformation curve.
This test is normally done without any mechanical conditioning. Mechanical conditioning as in methods
A, B or C can also be used, but its use shall be mentioned in the test report.
Holes are needed in the compression platens when testing ring-shaped products, to let the air out
during compression.
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ISO 7743:2017(E)
If a product includes bonded-on rigid components (e.g. an engine mount), it is tested without lubricated
platens.
13 Expression of results
13.1 For methods A, B and C
The results shall be derived from the recorded force-deformation diagrams (see Figure 1) and shall
be expressed in megapascals as the compression modulus at 10 % and 20 % strain, the strain being
measured from the point at which the curve in the last cycle meets the strain (deformation) axis.
Determine the stress-strain properties from the force-deformation measurements obtained during
the compression part of the last cycle. Report the median and individual values at 10 % and 20 %
compression strain for all the test pieces.
The compression modulus is given, in megapascals, by the equation
F
Aε
which is equal to
F
01,
Aε
01,
for the compression modulus at 10 % strain and
F
02,
Aε
02,
for the compression modulus at 20 % strain,
where
F is the force, in newtons, applied to produce the compression strain;
A is the original cross-sectional area, in square millimetres, of the test piece;
ε is the compression strain.
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ISO 7743:2017(E)
Key
X deformation, in %
Y force, F
1,2,3,4 compression cycles 1,2,3,4
Figure 1 — Calculation of compression modulus
13.2 For method D
The results shall be derived from the recorded force-deformation diagrams and shall be expressed
in newtons per metre or in newtons. Read the values from the force-deformation curves at 25 %
compression strain and calculate the stiffness at 25 % compression, S , from the equation:
25
F
25
S =
25
L
or from the equation:
SF=
25 25
where
F is the force, in newtons, at 25 % compression strain;
25
L is the length, in metres.
In the case of ring-shaped products, the length is taken along the average circumference, i.e. along the
circle midway between the inner and outer surfaces of the ring.
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Report the median value for the test pieces tested, and the individual values.
NOTE Strains other than 25 % can be required by a product specification.
14 Test report
The test report shall include the following:
a) sample details:
1) full description of the sample and its origin,
2) compound details and cure details, where appropriate,
3) method of preparation of test piece from the sample, for example moulded or cut;
b) test method:
1) a reference to this document, i.e. ISO 7743,
2) test procedure used (A, B, C or D),
3) type of test piece used;
c) test details:
1) laboratory temperature,
2) time and temperature of conditioning prior to test,
3) temperature of test, if other than standard laboratory temperature and relative humidity, if
necessary,
4) type of lubrication or bonding agent used,
5) details of any procedures not specified in this document;
d) test results:
1) number of test pieces used,
2) individual test results,
3) median results, expressed in megapascals, of the compression modulus at 10 % and 20 %
strain for methods A, B and C, and expressed in newtons per metre or newtons at 25 % strain
for method D;
e) date of test.
15 Precision for methods A and D
See Annex D.
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ISO 7743:2017(E)
Annex A
(informative)
Influence of test piece geometry
The static or dynamic mechanical characterization of elastomeric materials involves well-defined
loading conditions. It requires a test piece geometry which allows well-defined stress and strain fields
to be maintained as uniformly as possible throughout the test.
In the case of a compression test piece, it is necessary to maximize the uniaxial stress component and
to avoid shear and/or biaxial components. Ideally, a perfect compression test piece is a long cylinder
with a small cross-section. Practically, such a test piece is not suitable for compression because of
buckling. A series of tests performed on test pieces with various slenderness ratios together with finite
element computations show that a uniaxial stress state can be created and preserved over a wide range
of deformation when the slenderness ratio (length-to-diameter ratio) is greater than or equal to 1. If
the test piece geometry is too flat, a correction factor is requir
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 7743
Cinquième édition
2017-10
Caoutchouc vulcanisé ou
thermoplastique — Détermination des
propriétés de contrainte/déformation
en compression
Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of compression
stress-strain properties
Numéro de référence
ISO 7743:2017(F)
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l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 2
5 Appareillage et matériaux . 3
6 Étalonnage . 4
7 Éprouvettes . 4
8 Nombre d'éprouvettes . 4
9 Délai entre la vulcanisation et l'essai . 4
10 Conditionnement . 4
11 Température d'essai . 5
12 Mode opératoire. 5
12.1 Mesurage des éprouvettes . 5
12.2 Détermination des propriétés de contrainte/déformation . 5
12.2.1 Méthode A . 5
12.2.2 Méthode B . 5
12.2.3 Méthode C . 6
12.2.4 Méthode D . 6
13 Expression des résultats. 6
13.1 Pour les méthodes A, B et C . 6
13.2 Pour la méthode D. 7
14 Rapport d'essai . 8
15 Fidélité pour les méthodes A et D . 9
Annexe A (informative) Influence de la géométrie des éprouvettes .10
Annexe B (informative) Extrapolation des résultats aux éprouvettes non normalisées .14
Annexe C (normative) Programme d'étalonnage .17
Annexe D (informative) Fidélité pour les méthodes A et D .19
Bibliographie .22
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ISO 7743:2017(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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L'attention est attirée 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 45, Élastomères et produits à base
d’élastomères, sous-comité SC 2, Essais et analyses.
Cette cinquième édition annule et remplace la quatrième édition (ISO 7743:2011), dont elle constitue
une révision mineure. Les modifications apportées par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— la liste des références normatives a été mise à jour à l’Article 2;
— des explications plus détaillées ont été ajoutées pour l’interprétation des 25 % de déformation au 12.2.
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ISO 7743:2017(F)
Introduction
La connaissance des propriétés de contrainte/déformation en compression revêt une grande importance
pour la conception, par exemple, des appuis de pont, des supports antivibratoires et des joints toriques.
Le mesurage du comportement de contrainte/déformation en compression est également utilisé pour le
contrôle de la qualité des petits joints toriques et d'autres produits manufacturés de petite dimension
(c'est-à-dire ceux ayant une épaisseur inférieure à 2 mm) dont la dureté est difficile à mesurer. Les
essais de compression sont également utilisés pour détecter la présence de porosités dans des produits
tels que des joints d'étanchéité de tuyauterie. La compression peut être uniaxiale ou biaxiale selon la
forme de l'éprouvette et les conditions expérimentales. S'il n'y a aucun frottement à l'interface entre
l'éprouvette et le dispositif de compression, la compression est uniaxiale. Si le frottement est significatif,
la forme de l'éprouvette affecte la nature de la compression. Lorsque l'épaisseur de l'éprouvette est
faible, le principe de Saint Venant ne s'applique pas: la condition limite à l'interface influence les champs
de contrainte et de déformation et la compression devient biaxiale (plus l'éprouvette est fine plus la
biaxialité est importante). L'éprouvette se comporte comme si une compression radiale supplémentaire
était appliquée (le frottement entrave l'expansion radiale due à la compression axiale) et ce phénomène
nécessite d’être être pris en considération quand des propriétés des matériaux telles que les modules
doivent être dérivées des résultats de compression.
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NORME INTERNATIONALE ISO 7743:2017(F)
Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique —
Détermination des propriétés de contrainte/déformation
en compression
AVERTISSEMENT 1 — Il convient que l'utilisateur du présent document connaisse bien les
pratiques courantes de laboratoire. Le présent document n'a pas pour but de traiter tous les
problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Il incombe à l'utilisateur
d'établir des pratiques appropriées en matière d'hygiène et de sécurité, et de déterminer si des
restrictions supplémentaires s’appliquent.
AVERTISSEMENT 2 — Certains modes opératoires spécifiés dans le présent document peuvent
impliquer l'utilisation ou la génération de substances ou de déchets pouvant représenter
un danger environnemental local. Il convient de se référer à la documentation appropriée
concernant la manipulation et l'élimination après usage en toute sécurité.
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie des méthodes de détermination des propriétés de contrainte/déformation
en compression de caoutchoucs vulcanisés ou thermoplastiques, à l'aide d'une éprouvette normalisée,
d'un produit ou d'une partie d'un produit manufacturé.
Quatre modes opératoires sont donnés:
— avec une éprouvette normalisée A avec plaques métalliques lubrifiées (méthode A);
— avec une éprouvette normalisée A avec plaques métalliques collées sur l'éprouvette (méthode B);
— avec une éprouvette normalisée B (méthode C);
— avec un produit ou une partie d'un produit manufacturé avec plaques métalliques lubrifiées
(méthode D).
Les méthodes ne conviennent pas à des matériaux ayant une rémanence élevée.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences 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 s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 5893, Appareils d’essai du caoutchouc et des plastiques — Types pour traction, flexion et compression
(vitesse de translation constante) — Spécifications
ISO 18899:2013, Caoutchouc — Guide pour l’étalonnage du matériel d’essai
ISO 23529, Caoutchouc — Procédures générales pour la préparation et le conditionnement des éprouvettes
pour les méthodes d’essais physiques
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
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ISO 7743:2017(F)
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp
3.1
contrainte en compression
contrainte appliquée de manière à provoquer une déformation de l'éprouvette dans la direction de la
contrainte appliquée, exprimée par la force divisée par la superficie initiale de la section transversale
perpendiculaire à la direction d'application de la force
3.2
déformation en compression
déformation de l'éprouvette dans la direction de la contrainte appliquée, divisée par la dimension
initiale dans cette direction
Note 1 à l'article: La déformation en compression est habituellement exprimée en pourcentage de la dimension
initiale de l'éprouvette.
3.3
module de compression
module sécant
contrainte appliquée, calculée par rapport à la superficie initiale de la section transversale divisée par
la déformation résultante dans la direction d'application de la contrainte
3.4
raideur à 25 % de compression
force devant être appliquée à un produit ou à une partie d'un produit pour le comprimer à 25 %,
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en newtons par mètre ou en newtons, selon la forme de l'éprouvette.
4 Principe
Une éprouvette (lubrifiée ou collée) est comprimée à vitesse constante entre les plaques de compression
jusqu'à obtention d'une déformation prédéterminée.
Les quatre méthodes ne donnent pas les mêmes résultats. La méthode A (éprouvettes A, lubrifiées)
donne des résultats qui dépendent uniquement du module du caoutchouc et sont indépendants de la
forme de l'éprouvette, à condition que le glissement soit total. Il est parfois difficile de réaliser une
lubrification efficace et il est, par conséquent, prudent d'examiner la variance des résultats d'essai
sur plusieurs éprouvettes identiques pour voir si les conditions de glissement sont fluctuantes. La
méthode B (éprouvettes A, collées) donne des résultats qui dépendent à la fois du module du caoutchouc
et de la forme de l'éprouvette. L'influence de la forme de l'éprouvette est importante et, par conséquent,
les résultats sont nettement différents de ceux obtenus avec les éprouvettes lubrifiées. La méthode C
(éprouvettes B) donne des résultats qui sont indépendants à la fois de la forme de l'éprouvette et des
conditions de lubrification. Cette éprouvette est plus appropriée et plus commode quand des propriétés
intrinsèques des matériaux sont à déterminer (voir Annexe A pour plus de détails). Pour les produits
(méthode D), le résultat dépend de la forme, mais dans la mesure où les essais réalisés sur les produits
sont principalement de nature comparative, cela est acceptable.
NOTE Pour des produits de forme bien spécifique, tels que des joints toriques, le résultat peut être corrélé à
la valeur de dureté.
On peut utiliser des éprouvettes dont la taille et/ou la forme diffèrent de celles des éprouvettes spécifiées,
mais l'extrapolation des résultats obtenus à d'autres tailles et formes peut s'avérer impossible.
Des informations relatives à l'influence de la taille et de la forme de l'éprouvette, et à celle du collage ou
de la lubrification sont données dans l'Annexe A.
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5 Appareillage et matériaux
5.1 Plaques métalliques planes, d'épaisseur uniforme et ayant des dimensions latérales supérieures
ou égales à celles des éprouvettes pour collage ou supérieures d'au moins 20 mm à celles des éprouvettes
pour lubrification.
Pour les méthodes A et D, l'une des surfaces de chaque plaque doit être hautement polie.
NOTE Un état de surface avec Ra inférieur à 0,4 µm (voir l'ISO 4287) s'est avéré approprié. Un tel Ra peut
être obtenu par une opération de rectification ou de polissage.
Pour la méthode B, la préparation de l'une des surfaces de chaque plaque doit être adaptée au système
adhésif utilisé.
Pour la méthode C, aucune préparation spécifique des surfaces de contact n'est exigée.
5.2 Emporte-pièce et outils à découper (le cas échéant), destinés à préparer les éprouvettes et
conformes aux exigences pertinentes de l'ISO 23529.
5.3 Jauge d'épaisseur, conforme aux exigences pertinentes de l'ISO 23529.
5.4 Machine d'essai en compression, conforme aux exigences de l'ISO 5893, équipée de moyens
d'enregistrement autographique de la relation force/déformation avec une exactitude correspondant à
la classe 1 pour ce qui concerne la force.
Pour les essais sur les éprouvettes normalisées des méthodes A, B et C et les éprouvettes de plus grandes
dimensions de la méthode D, il doit être possible de déterminer le déplacement avec une exactitude de
±0,02 mm, y compris les corrections de raideur de la cellule de mesure et du dispositif.
Pour les essais sur les produits d'une hauteur inférieure à celle de l'éprouvette normalisée, il doit être
possible de déterminer le déplacement avec une exactitude de ±0,2 % de la hauteur de l'éprouvette, y
compris les corrections de raideur de la cellule de mesure et du dispositif.
La machine doit être munie de plateaux de compression parallèles au moins aussi grands que les plaques
métalliques (5.1) et doit être capable de fonctionner à une vitesse de (10 ± 2) mm/min.
NOTE 1 Pour les méthodes A et D, les plateaux de compression peuvent être utilisés directement sans les
plaques métalliques à condition qu'ils présentent le fini de surface requis.
NOTE 2 Pour la méthode C, les plateaux de compression peuvent être utilisés directement, quel que soit le fini
de surface.
Les machines avec enregistreurs y-temps peuvent donner des résultats erronés en raison:
— des effets d'inertie;
— de la déformation due à la complaisance de la cellule de mesure ou du bâti de la machine.
C'est pourquoi il est préférable d'utiliser les machines à enregistreurs x-y.
Pour les essais sur les éprouvettes lubrifiées, il convient d'équiper la machine d'une protection
appropriée afin d'éviter tout dommage ou blessure si le caoutchouc était éjecté lors de la déformation.
5.5 Lubrifiant, sans effet significatif sur le caoutchouc soumis à essai, pour les méthodes A, C et D.
NOTE Dans la plupart des cas, un fluide de silicone ou de fluorosilicone ayant une viscosité cinématique de
2
0,01 m /s convient.
Pour la méthode C, la lubrification est recommandée bien qu'elle ne soit pas nécessaire (voir Annexe A).
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ISO 7743:2017(F)
6 Étalonnage
L'appareillage d'essai doit être étalonné conformément à l'Annexe C.
7 Éprouvettes
Éprouvette normalisée A: l'éprouvette normalisée pour la méthode A comme pour la méthode B est un
cylindre de (29 ± 0,5) mm de diamètre et de (12,5 ± 0,5) mm de hauteur.
Éprouvette normalisée B: l'éprouvette normalisée pour la méthode C est un cylindre de (17,8 ± 0,15) mm
de diamètre et de (25 ± 0,25) mm de hauteur.
Les éprouvettes peuvent être découpées ou moulées. Les éprouvettes découpées doivent être préparées
conformément à l'ISO 23529.
D'autres éprouvettes peuvent être utilisées, mais l'extrapolation des résultats peut ne pas être possible
(voir Annexe B).
Pour la méthode B, les éprouvettes peuvent être directement moulées sur les plaques métalliques à
l'aide d'un moule et d'un système de collage appropriés ou bien collées sur les plaques en utilisant des
systèmes adhésifs sans solvant appropriés.
Il est essentiel d'avoir des éprouvettes ayant des faces planes et parallèles.
Pour la méthode D, l'éprouvette est un produit ou une partie d'un produit ou de plusieurs produits.
Pour les profilés, une longueur comprise entre 50 mm et 100 mm doit être utilisée comme éprouvette
(ou deux longueurs de même dimension s'il est nécessaire d'augmenter la force lue). Pour les produits
annulaires d'un diamètre intérieur compris entre 50 mm et 100 mm, la totalité du produit doit être
utilisée. Pour des produits de petite taille, il est possible de soumettre à essai deux produits ou plus,
placés côte à côte et parallèles les uns aux autres, pour augmenter la force lue.
8 Nombre d'éprouvettes
Au moins trois éprouvettes, ou ensembles d'éprouvettes, doivent être soumis(es) à essai.
9 Délai entre la vulcanisation et l'essai
Sauf spécifications contraires dues à des raisons techniques, les conditions suivantes doivent être
observées (voir l'ISO 23529).
— Pour tous les essais, le délai minimal entre la vulcanisation et l'essai doit être de 16 h.
— Pour les essais ne concernant pas les produits manufacturés, le délai maximal entre la vulcanisation
et l'essai doit être de quatre semaines et, pour les résultats destinés à être comparés, les essais
doivent, dans la mesure du possible, être réalisés après le même intervalle de temps.
— Pour les essais concernant des produits manufacturés, le délai entre la vulcanisation et l'essai ne doit
pas être supérieur à trois mois, toutes les fois que cela est possible. Dans les autres cas, les essais
doivent être réalisés dans les deux mois qui suivent la date de réception du produit par le client.
10 Conditionnement
Les échantillons et les éprouvettes doivent être protégés de la lumière le plus complètement possible
pendant l'intervalle entre la vulcanisation et l'essai.
À l'issue de toute préparation nécessaire, les échantillons doivent être conditionnés à température
normale de laboratoire (voir l'ISO 23529) durant au moins 3 h avant le découpage des éprouvettes. Les
éprouvettes peuvent être marquées, si nécessaire, mesurées et soumises à essai immédiatement. Si elles
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ne sont pas soumises à essai immédiatement, elles doivent être conservées à la température normale de
laboratoire jusqu'à l'essai. Si la préparation comporte un meulage, l'intervalle entre meulage et essai ne
doit pas dépasser 72 h.
Les éprouvettes moulées doivent être conditionnées à température normale de laboratoire durant au
moins 3 h, juste avant d'être mesurées et soumises à essai.
Si l'essai doit être réalisé à une température autre que la température normale de laboratoire, les
éprouvettes doivent être conditionnées à la température de l'essai, immédiatement avant essai, durant
un temps suffisant pour s’assurer qu'elles ont atteint la température de l'essai (voir l'ISO 23529).
11 Température d'essai
L'essai doit normalement être réalisé à température normale de laboratoire (voir l'ISO 23529). Si une
autre température est utilisée, celle-ci doit être de préférence l'une des suivantes:
(−75 ± 2) °C, (−55 ± 2) °C, (−40 ± 2) °C, (−25 ± 2) °C, (−10 ± 2) °C, (0 ± 2) °C,
(40 ± 1) °C, (55 ± 1) °C, (70 ± 1) °C, (85 ± 1) °C, (100 ± 1) °C,
(125 ± 2) °C, (150 ± 2) °C, (175 ± 2) °C, (200 ± 2) °C, (225 ± 2) °C, (250 ± 2) °C.
12 Mode opératoire
12.1 Mesurage des éprouvettes
Déterminer les dimensions des éprouvettes selon les méthodes appropriées spécifiées dans l'ISO 23529.
Pour les éprouvettes collées par vulcanisation, mesurer l'épaisseur de l'assemblage et déterminer
l'épaisseur du caoutchouc en soustrayant la somme des épaisseurs des plaques métalliques de
l'épaisseur de l'assemblage collé.
12.2 Détermination des propriétés de contrainte/déformation
12.2.1 Méthode A
Pour les éprouvettes lubrifiées, enduire légèrement les surfaces polies des plaques métalliques d'une
pellicule de lubrifiant.
Placer l'assemblage au centre de la machine d'essai de compression entre les plaques métalliques
et mettre la machine en marche à une vitesse de 10 mm/min jusqu'à obtention d'une déformation
de 25 %. Relâcher la déformation à la même vitesse de 10 mm/min et répéter le cycle de
compression/relâchement encore trois fois, les quatre cycles de compression se succédant sans
interruption. Les quatre compressions doivent être réalisées par déplacement des plaques métalliques
planes avec une déformation de 0 % à 25 % de l’épaisseur de l’éprouvette avant l’essai. Enregistrer la
courbe force/déformation.
12.2.2 Méthode B
Placer l'assemblage collé au centre de la machine de compression et mettre la machine en marche à une
vitesse de 10 mm/min jusqu'à obtention d'une déformation de 25 %. Relâcher la déformation à la même
vitesse de 10 mm/min et répéter le cycle de compression/relâchement encore trois fois, les quatre
cycles de compression se succédant sans interruption. Les quatre compressions doivent être réalisées
par déplacement des plaques métalliques planes avec une déformation de 0 % à 25 % de l’épaisseur de
l’éprouvette avant l’essai. Enregistrer la courbe force/déformation.
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ISO 7743:2017(F)
12.2.3 Méthode C
Placer l'assemblage (lubrifié ou non) au centre de la machine de compression et mettre la machine
en marche à une vitesse de 10 mm/min jusqu'à obtention d'une déformation de 25 %. Relâcher la
déformation à la même vitesse de 10 mm/min, répéter le cycle de compression/relâchement encore
trois fois, les quatre cycles de compression se succédant sans interruption. Les quatre compressions
doivent être réalisées par déplacement des plaques métalliques planes avec une déformation de 0 % à
25 % de l’épaisseur de l’éprouvette avant l’essai. Enregistrer la courbe force/déformation.
12.2.4 Méthode D
Placer l'assemblage au centre du plateau de compression inférieur lubrifié. Comprimer l'éprouvette
à une vitesse de 10 mm/min jusqu'à obtention d'une déformation de 30 % et enregistrer la courbe
force/déformation.
L'essai est généralement réalisé sans aucun conditionnement mécanique. Le conditionnement
mécanique des méthodes A, B ou C peut également être réalisé, auquel cas son utilisation doit être
spécifiée dans le rapport d'essai.
Pour les essais sur des produits annulaires, il est nécessaire que les plateaux de compression comportent
des trous pour permettre à l'air de s'échapper pendant la compression.
Si un produit comporte des éléments rigides collés (par exemple un support de moteur), il est soumis à
essai sans plateaux lubrifiés.
13 Expression des résultats
13.1 Pour les méthodes A, B et C
Les résultats doivent être déduits des diagrammes force/déformation enregistrés (voir Figure 1) et être
exprimés en mégapascals pour le module de compression à 10 % et à 20 % de déformation, la déformation
étant mesurée à partir du point où la courbe du dernier cycle croise l'axe de déformation. Déterminer
les propriétés de contrainte/déformation en compression à partir des mesurages de force/déformation
obtenus pendant la phase de compression du dernier cycle. Pour toutes les éprouvettes, consigner dans
le rapport la médiane et les valeurs individuelles, à des déformations en compression de 10 % et de 20 %.
Le module de compression, exprimé en mégapascals, est donné par l’équation
F
Aε
qui est égale à
F
01,
Aε
01,
pour le module de compression à 10 % de déformation et à
F
02,
Aε
02,
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ISO 7743:2017(F)
pour le module de compression à 20 % de déformation, où
F est la force, en newtons, appliquée pour obtenir la déformation en compression;
A est la superficie initiale, en millimètres carrés, de la section transversale de l'éprouvette;
ε est la déformation en compression.
...
Questions, Comments and Discussion
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