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인장시험

시험편의 양단을 시험편 잡는 기구(쟈크)로 유지하고 시험편에 축 방향의 인장하중을 가하여 파괴될때 까지의 응력과 왜곡을 구하는 시험법을 인장시험이라하고 역학적 시험법 중에서 가장 널리 이용되고 있다. 사용되고 있는 인장시험 기초는 유압식의 압슬러(Amsler)형 또는 인스트론(Instron)형 만능 시험기 등이 있다.

1. 시험법 규격

각 국에 있어서의 시험법 규격으로는 ASTM(미국), OIN(독일) 및 ISO의 경우에는 제각기 재료규격 중에 포함되어 있는 것도 있다. 따라서 시험편의 표준치수는 그 대상물질과 형태에 따라 다르고 필름과 시트와 같은 얇은 것에 구멍을 뚫는 경우는 덤벨(dump-bell)형이 주로 사용되고 특히 얇은 필름의 경우에는 조붓한 종이모양 시험편도 사용되고 있다. 덤벨형 시험편의 치수는 [표 1]에 나타났듯이 시험편의 평행부분의 폭 등이 두꺼워 집에 따라 다르다. 또 성형재료의 인장강도를 구하는 경우에는 <그림 1>의 경우에 폭이 넓고 두텁고 평행부가 없는 것이 일반적으로 사용되어 진다.

[ 표1 ] 덤벨(Dunb-ball)형 시험법

[ 그림1 ] 인장 시험편의 형상

[ 그림2] 인장 시험편의 형상
2. 시험에 관한 유의점

(1) 시험편을 성형할 때 또는 구멍을 뚫을 때 dump-bell형 시험편의 표점간격이 맞는 평행 부분의 폭과 두께를 될 수 있는 한 평균 균일하게하고 파손되지 않도록 할 것.

(2) 시험편의 폭과 두께는 모두 0.01mm까지 정확히 측정하고 특히 필름과 시트와 같이 얇은 것인 경우에는 여러 곳에서 측정할 것 또 신장을 측정할 때는 표점표시를 기입하는 일이 자주 행해져야 되고, 줄 등으로 파손되는 것은 절대로 피하고 특수잉크, 색연필 등으로 표시를 하고 있다.

(3) 시험편의 고정구조는 하중이 증가함에 따른 시험편을 죄는 가변형이 좋고 또한 유효한 것은 시험편과의 접융면에의 톱니처럼 돌기물을 붙인 것으로 이에 따른 시험편의 미끄러짐을 방지하는 것이 있다. 톱니상의 정도는 시험할 재질에 따라 적절하게 병행되어야 할 것이다. 딱딱한 시료의 경우에는 거칠기 때문에 부드러운 시료로 은밀히 한 경우가 좋다. 다만 얇은 필름이나 시트 상태의 실험편의 경우에는 인열을 일으키지 않는 공정구의 어느것으로도 파단하는 것이 없는 경우에 고정구의 표면은 평평하다.

(4) 인장시점의 특성치들에 관하여 최소화되게 하기 때문에 인장방향과 시험편의 축방향이 똑바로 일치할 때에 시험편의 취부된 방향으로 충분히 주의할 것.

3. 특성치

인장 강도는 시험편이 파단할때의 파괴 강도를 나타내고 파단시의 하중W(kg)을 원래의 시험편의 단면적 A(mm2)으로 나눈 W/A(kg/mm2)으로 신율은 파단시의 표점간격 G로서 나눈것의 백분율을 △G/G X 100(%)로 나타낸다. 탄성율은 응력 - 변형곡선의 초기 직선부의 경사로부터 구한다. 직선부를 갖지 않는 경우에는 탄성율 대신에 100% 모듈러스(modulus)로 표시하는 것도 있다. 이것은 표점 간격이 원래의 2배에 다다를 때의 하중을 시험편의 단면적으로 나눈 값이다.

4. 특성치에 미치는 시험조건의 영향

인장시험에 있어서 인장강도, 응력 - 변형곡선 등의 특성치는 시험조건 예를 들자면 시험온도, 시험속도, 시험편의 형상치수 및 그 작성 조건 혹은 상태조적, 시점기 특성, 정자에 의한 개인차 등에 따라 좌우된다.

시험 속도 및 시험 온도는 일반적으로 연한(부드러운) 플라스틱 재료정도도 두텁거나 얇은 정도에 따라 영향을 받기쉽고 일반적으로 시험속도(변형속도)가 증가한다. 시험온도가 저하함에 따라 강도 및 탄성율은 커지게 되고 연신율을 감하는 경향이 있다. 따라서 [표 2]의 경우 시험속도와 시험온도를 시험하는 각 재료마다 규정하고 있다. JIS k6723(연질 PVC 컴파운드)의 경우에는 온도 환산계수를 규정하고 있는 표이다.



  [ 표2 ] 각종 플라스틱의 시험속도와 시험온도
또 시험편의 형상으로는 ISO 혹은 ASIM형이 좋고 두께가 2~3mm, 시점속도 1~10mm/min 정도(程度)가 측정치의 분산이 적은것 시험기 특성 및 개인차에 의한 측정치 및 그 분산이 큰 것 등이 보고 되고 있다.

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출처 : 플라넷뉴스(http://www.plastics.kr)