GB/T 39933-2021 滚塑成型 低温冲击试验

　　ICS 83 . 080 . 0 1 G 3 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 39933—2021

　　滚塑成型 低温冲击试验

　　Rotationalmoulding—Testmethodforlow temperatureimpact

　　2021-03-09 发布 2021-07-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 39933—202 1

　　GB/T 39933—202 1

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国轻工业联合会提出。

　　本标准由全国塑料制品标准化技术委员会(SAC/TC 48)归口 。

　　本标准起草单位：浙江瑞堂塑料科技股份有限公司、安徽省宁国天亿滚塑有限公司、烟台镇泰海立方科技有限公司、东莞市精建自动化设备有限公司、河北金后盾塑胶有限公司、北京低碳清洁能源研究所、中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司、国家化学建筑材料测试中心。

　　本标准主要起草人：温原、黄明、陈冬梅、邱建道、李彦平、孙小杰、林华杰、张伟、郭德宇、宋洪锁、张洪松、杨来琴、史春才。

　　GB/T 39933—202 1

　　滚塑成型 低温冲击试验

　　1 范围

　　本标准规定了滚塑成型低温冲击试验的两种方法：通过法(A法)和梯度法(B法)。

　　本标准适用于滚塑成型半硬质塑料制品或硬质塑料制品在- 40 ℃时的低温冲击性能。 其他温度下的冲击性能可参照本标准执行，滚塑成型用材料的低温冲击性能可参照本标准执行。

　　本标准不适用于厚度小于 3 . 0 mm 的滚塑成型制品。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 2035—2008 塑料术语及其定义

　　GB/T 2918 塑料 试样状态调节和试验的标准环境

　　GB/T 10589 低温试验箱技术条件

　　GB/T 11997—2008 塑料 多用途试样

　　GB/T 14123 机械冲击 试验机 性能特性

　　3 术语和定义

　　GB/T 2035—2008 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　滚塑成型 rotationalmoulding

　　旋转模塑

　　滚塑

　　旋塑

　　将树脂成型材料加入模具中，加热模具并使之低速连续旋转，模具内树脂在重力和热量的作用下逐渐涂布、粘附于模具内表面，形成所需要的形状，经冷却得到塑料制品的加工方法。

　　注：改写 GB/T 2035—2008,定义 2 . 873 。

　　3.2

　　延性破坏 ductilefailure

　　测试后试样形成一个贯穿式裂纹、缝隙或孔洞，且裂纹、缝隙或孔洞周边试样有被拉伸的现象。

　　3.3

　　脆性破坏 brittlefailure

　　测试后试样破碎、分裂成两个以上碎片，或形成贯穿式裂纹、缝隙或孔洞且裂纹、缝隙或孔洞周边试样没有被拉伸的现象。

　　3.4

　　未破坏 nofailure

　　测试后试样完好，或仅形成没有贯穿试样的裂纹、缝隙。

　　GB/T 39933—202 1

　　3.5

　　冲击高度 impactheight

　　h

　　锤头的顶端到试样上表面的距离。

　　3.6

　　冲击质量 impactmass

　　m

　　跌落在试样上的冲击物质量。

　　注：通常指落锤及落锤支架的总质量。

　　3.7

　　有效事件 effectiveevent

　　试样破坏[含延性破坏(3 . 2)和脆性破坏(3 . 3)]和未破坏(3 . 4)两者中，出现频次较小的现象。

　　3.8

　　有效事件累计值 cumulativevalueofeffectiveevent

　　N

　　有效事件(3 . 7)出现的频数总和。

　　3.9

　　中值破坏高度 meanfailuremass

　　hp

　　一定冲击质量(3 . 6)的落锤落到试样上，造成试样破损机率为 50%时的平均冲击高度(3 . 5) 。

　　3 . 10

　　冲击强度 impactstrength

　　a

　　冲击高度(3.5)等于中值破坏高度(3.9)时，单位厚度试样的冲击能量值。

　　4 原理

　　通过法(A法)：采用一定冲击质量的落锤在规定冲击高度下冲击试样，获得冲击通过率。

　　梯度法(B法)：采用一定冲击质量的落锤在变换冲击高度下冲击试样，获得冲击强度。

　　5 仪器设备

　　5 . 1 量具

　　用于测量试样厚度的量具，应有测量试样中心厚度的能力，分度值应不大于 0 . 02 mm。

　　5 . 2 低温装置

　　低温装置应满足 GB/T 10589 的要求，选用温度等级不大于- 40 ℃的试验箱。 应使用空气作为制冷介质。

　　5 . 3 冲击装置

　　5 . 3 . 1 总则

　　冲击装置应满足 GB/T 14123 的要求。 冲击装置示意图如图 1 所示，应采用落锤自由下落冲击形

　　GB/T 39933—202 1

　　式，应有防止二次冲击的装置，应有安全防护装置，并满足表 1 的要求。

　　表 1 冲击装置要求

　　说明：

　　1 — 支撑座;

　　2 — 落锤;

　　3 — 落锤导向杆;

　　4 — 落锤支架;

　　5 — 提锤装置;

　　6 — 提锤导向及丝杆;

　　7 — 试样;

　　h— 冲击高度。

　　图 1 冲击装置示意图

　　5 . 3 . 2 落锤

　　落锤由落锤上部、落锤下部和锤头构成，落锤上部和落锤下部为圆柱形，锤头为半球形。 落锤形状示意图如图 2 所示，落锤应符合表 2 的要求。

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　　表 2 落锤要求

　　说明：

　　1 — 落锤上部; lm — 落锤上部高度;

　　2 — 落锤下部; lt — 落锤下部高度;

　　3 — 锤头; d —落锤下部直径; D — 落锤上部直径; d0 — 锤头直径。

　　图 2 落锤形状示意图

　　5 . 3 . 3 支撑座

　　支撑座尺寸应符合图 3 的要求，与试样接触的内孔倾角直径 Rz 应不大于 0 . 8 mm。

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　　单位为毫米

　　说明：

　　Rz — 内孔倾角直径。

　　图 3 支撑座尺寸

　　6 试样

　　6 . 1 尺寸

　　试样应通过滚塑工艺加工制作或选自滚塑制品，按照 GB/T 11997—2008 中 4 . 4 的要求，通过机加工制备成试样，并满足以下条件：

　　a) 应选用边长为(127±2)mm 的正方形或直径为(127±2)mm 的圆形试样。

　　b) 试样厚度应不小于 3 . 0 mm。当试样厚度不大于 7 . 5 mm 时，同组试样厚度偏差应不大于±10%,试样厚度大于 7 . 5 mm 时，同组试样的厚度偏差应不大于 ±5%。

　　c) 试样应具备相同的平面特征，如平面、沟槽、凸起或纹理。 当试样具有弧度时，同组试样弧度偏差应不大于 ±10%。

　　6 . 2 质量

　　试样表面应无明显划痕、裂纹等可能影响抗冲击性能的缺陷。

　　注：试样内部气孔会显著影响抗冲击性能。 试样存在内部气孔时，试验结果同时表征滚塑工艺的缺陷。

　　6 . 3 数量

　　采用通过法(A法)时，如无指定试样数量，试样数量应符合表 3 的规定。 如指定的冲击通过率未在表 3 中列出，应选用比指定冲击通过率低一级的试样数量。

　　采用梯度法(B法)时，试样数量至少 21 个，并应满足有效事件累计值 N = 10 的情况。

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　　表 3 试样数量的选择

　　6 . 4 状态调节和预处理

　　试样在测试前应按 GB/T 2918 的要求进行状态调节。 将状态调节后的试样放置于(-40±2) ℃的低温装置下冷冻，试样之间应有空隙，不应叠放。 最少冷冻时间的小时数应不小于试样平均厚度值毫米数的 2 倍 。

　　7 试验环境

　　试验环境应满足 GB/T 2918 的要求，选用“23/50”的标准环境，标准环境等级为 2 级 。

　　8 试验步骤

　　8 . 1 冲击质量和冲击高度的选择

　　8 . 1 . 1 通过法(A法)

　　如试验标准要求已经同时指定冲击质量和冲击高度，按试验的指定要求进行。 如试验仅指定冲击能量，应按式(1),将表 2 中不同类型的冲击质量带入求得不同的预计冲击高度，选用与 1 500 mm 最接近的冲击质量作为试验冲击质量，在该冲击质量下计算满足指定冲击能量要求的高度为冲击高度。 如有两种冲击质量均可满足要求，应选用冲击质量较小的方案。

　　h ……………………( 1 )

　　式中：

　　h* —预计冲击高度，单位为毫米(mm) ;

　　P*—指定冲击能量，单位为焦耳(J) ;

　　m *—预计冲击质量，单位为千克(kg) ;

　　g —重力加速度，常量，取 9 . 81 N/kg。

　　8 . 1 . 2 梯度法(B法)

　　预估试样最可能承受的冲击能量，按 8 . 1 . 1 的规定选择冲击质量。 初始冲击高度为 1 500 mm。

　　8 . 2 试验

　　应按照以下步骤进行试验：

　　GB/T 39933—202 1

　　a) 在试样放入低温环境冷冻前，应先测量试样中心冲击点的厚度，计算所有试样厚度的算术平均值作为试样的平均厚度 HP,结果保留 1 位小数。 应计算试样厚度对平均厚度的最大偏差，尺寸应满足 6 . 1 的规定。

　　b ) 根据试样的平均厚度值计算试样的最少冷冻时间，将试样放于低温装置中进行冷冻，冷冻时间应不小于最少冷冻时间，且不同试样的冷冻时间差应不大于 1 h。

　　c) 将落锤调整到指定冲击质量，提升到初始冲击高度，记录冲击质量和高度值。

　　d) 将试样从低温环境中取出，试样的模具面朝上，放置在支撑座中心。 在试样从低温环境中取出15 s 内，松开落锤，使落锤冲击到试样模具面。

　　e) 观察试样被破坏情况，以符号“#”表示试样延性破坏，以符号“×”表示试样脆性破坏，以符号“。”表示试样未破坏。

　　f) 更换试样，重复进行试验，每次冲击应选择一个新的试样。

　　g) 采用通过法(A法)时，应保持冲击高度不变进行重复试验。 采用梯度法(B法)时，如果上一个试样发生延性破坏或脆性破坏，降低冲击高度 150 mm 重复试验，如果上一个试样未破坏，升高冲击高度 150 mm 重复试验。

　　h) 采用通过法(A法)时，达到指定的试样数量后停止试验。 采用梯度法(B法)时，当有效事件累计值 N = 10 时，停止试验。

　　i ) 将所有试验数据记录在表单中，参见附录 A所示。

　　9 数据处理

　　9 . 1 通过法(A法)

　　按照式(2)计算指定冲击能量下的冲击通过率，结果保留到整数。

　　βW，M ……………………( 2 )

　　式中：

　　βW，M —在冲击能量为 W，试样总数为 M 时的冲击通过率，% ;

　　M0 — 试验后试样未破坏的数量，单位为个;

　　M — 试样总数，单位为个。

　　示例：指定冲击能量 W 为 200J,试样数量 M 为 10 个，未破坏试样的数量为 9 个，冲击通过率表述为：β200J, 10 = 90% 。

　　9 . 2 梯度法(B法)

　　应按照以下步骤计算试样的冲击强度：

　　a) 计算每个冲击高度下试样延性破坏和脆性破坏的频数nr 和未破坏的频数no , 对 nr 和 no 进行累计，得到累计值 Nr 和 No 。

　　b ) 将 Nr 和 No 中较小的值记为有效事件累计值 N，此时 N 应等于 10 。

　　c) 当 N =Nr 时，有效事件为“破坏”，每个冲击高度下有效事件的频数 ni=nr;当 N =N0 时，有效事件为“未破坏”，每个冲击高度下有效事件的频数 ni=n0 。

　　d) 将出现有效事件时的最低冲击高度的计算指数 i 值记为 0,次冲击高度的计算指数 i 值记为

　　1,第三冲击高度的计算指数 i值记为 2,以此类推。

　　e) 按照式(3),计算有效事件的加权累计值：

　　k

　　A ……………………( 3 )

　　GB/T 39933—202 1

　　式中：

　　A — 有效事件的加权累计值;

　　i —计算指数，i=0 , 1 , 2 , 3 , … ,k;

　　ni —有效事件的频数。

　　f) 按照式(4),计算中值破坏高度：

　　hp =h0 + d ……………………( 4 )

　　式中：

　　hp — 中值破坏高度，单位为米(m) ;

　　h0 — 出现有效事件时的最低高度，单位为米(m) ;

　　dh — 冲击高度增量，dh=0 . 150,单位为米(m) ;

　　A — 有效事件加权累计值;

　　N — 有效事件累计值。

　　注 ：当有效事件为“破坏”时，式 (4)括号内选取“-”,当有效事件为“未破坏”时，选取“+”。

　　g) 按照式(5),计算冲击能量：

　　P=mghp ……………………( 5 )

　　式中：

　　P — 冲击能量，单位为焦耳(J) ;

　　m — 冲击质量，单位为千克(kg) ;

　　g —重力加速度，常量，取 9 . 81 N/kg;

　　hp — 中值破坏高度，单位为米(m) 。

　　h) 按照式(6),计算冲击强度，结果保留 1 位小数：

　　a ……………………( 6 )

　　式中：

　　a — 冲击强度，单位为焦耳每毫米(J/mm) ;

　　P — 冲击能量，单位为焦耳(J) ;

　　Hp —试样的平均厚度，单位为毫米(mm) 。

　　10 精密度

　　对冲击强度范围在 15 J/mm~32 J / mm 的 5 种聚乙烯所做的冲击强度的精密度实验进行结果分析，得出重复性限为 1 . 332,再现性限为 1 . 332 。

　　本次精密度试验所得结果只对用于本次试验相关批次的、特定试验条件下进行试验的 5 种聚乙烯的数据负责。 此数据不应简单地作为接受或拒绝某种材料的依据，但对于测试结果根据本结论做出的判定有 95%正确的可能性。

　　1 1 试验报告

　　试验报告示例参见附录 B,至少应包含下列内容：

　　a) 注明测试依据的标准;

　　b ) 试样的编号、产品名称、规格型号和生产厂家;

　　c) 试验仪器名称、型号及生产厂家;

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　　d) 冲击质量;

　　e) 试样制备方法、平面特征、试样数量及试样厚度(平均值及范围);

　　f) 试样状态调节过程参数和低温处理参数;

　　g) 试验环境条件;

　　h) 试验结果;

　　i) 实验人、审核人、试验单位及试验日期。

　　附 录 A

　　(资料性附录)试验数据表

　　试验单位： 操作人员： 审核人员： 试验日期：

　　试样编号： 试样性质： 产品名称： 规格型号：

　　制造商： 试样制备方法： 加工历史(温度、时间等)：

　　附加信息： 仪器名称型号： 仪器制造商： 测试标准： 试验方式：□A法;□ B法 试验环境： 试样处理： 冲击质量： 型( kg)

　　试样平均厚度 Hp ( mm) ： 有效事件性质：□破坏 □未破坏 有效事件累计值 N： 有效事件加权累计值 A：

　　有效事件最低高度 ho( m) ： 中值破坏高度 h=h0+dh(A/N±0.5) = 冲击通过率β: 冲击能量 P( J ) = 冲击强度 a(J / mm) = 最接近试验结果的破坏类型：□脆性破坏 □延性破坏

　　附 录 B

　　(资料性附录)试验数据表示例

　　试验单位： × × × ×有限公司

　　试样编号：Q/ZL×× × ×

　　制造商： × × × ×有限公司

　　操作人员：张 × ×

　　试样性质：LLDPE

　　试样制备方法：滚塑

　　审核人员：李 × × 试验日期：2019 . 7 . 11

　　产品名称： × × × × 规格型号： × × × ×

　　加工历史(温度、时间等)：模内最高温度 215 ℃ ,加热时间 23 min,风冷

　　附加信息：试样为平面，无纹理。 仪器名称型号：D3000 低温落锤冲击试验机 仪器制造商： × × × ×有限公司

　　测试标准：GB/T×× × — × × × 试验方式：□A法;■B法 试验环境：23 ℃ ,相对湿度 55%

　　试样处理：23/50 状态调节 96 h后在 -40 ℃环境中冷冻 20 h 冲击质量：C 型(9 . 072 kg)

　　试样平均厚度 Hp ( mm) : 5 . 2±0 . 2 有效事件性质：□破坏 ■未破坏 有效事件累计值 N：10 有效事件加权累计值 A：13

　　有效事件最低高度 ho (m) : 1.050 中值破坏高度 h=h0+dh(A/N±0.5) = 1.050+0.150×(13/10+0.5) = 1.320 冲击通过率 β : / 冲击能量 P(J) = 9.072 × 9.81 × 1.320= 117.5 冲击强度 a(J/mm) = 117.5/5.2=22.6 最接近试验结果的破坏类型：■脆性破坏 □延性破坏