维卡软化点&负荷热变形温度测定仪

SWB-300B

维卡软化点&负荷热变形温度测定仪

使用说明书

上海思尔达科学仪器有限公司

SHANGHAI S.R.D SCIENTIFIC INSTRUMENT CO.,LTD

目 录

前言 ------------------------------------------------------------------ 1

● 结构简介 -------------------------------------------------------- 1 ● 测试单元结构图(软化点) --------------------------------------- 2 ● 测试单元结构图(热变形)---------------------------------------- 3 ● ● ● ● ● ●

热塑性塑料维卡软化温度的测定---------------------------------- 4 热塑性塑料管材、管件维卡软化温度的测定----------------------- 4 负载热变形温度的测定方法-------------------------------------- 5 温度控制器的操作----------------------------------------- 6 电动升降----------------------------------------------------------------7 自动装置故障的应急使用-------------------------------------------- 7

● 技术要求------------------------------------------------------------ 7 ● 安全事项------------------------------------------------------------ 8 ● 售后服务------------------------------------------------------------ 8 ● 附录一 维卡软化点温度测定的影响因素--------------------------- 9 ● 附录二 负载热变形温度测定的弯曲应力选择

及试样制备的影响--------------- 9

●

整机接线图--------------------------------------------------------- 10

SWB－300B维卡软化点&负荷热变形温度测定仪

使用说明书

SWB－300B型维卡软化点&热变形温度测定仪，是测定塑料试样的热变形温度和维卡软化点的专门设备。符合《GB／T1633热塑性塑料维卡软化温度（VST）的测定》、《GB／T8802热塑性塑料管材、管件维卡软化温度的测定》与《GB／T1634塑料弯曲负载热变形温度（简称热变形温度）试验方法》。

通过更换不同的测量头，可分别用于测量维卡软化温度或热变形温度。它们都是测定塑料耐热性的指标之一。

维卡软化点温度维卡软化点试验方法始于1894年，至1910

年由德国正式建立标准的试

验方法，我国于1970年正式发布此标准试验方法，并于1979年，转为国家标准。

一般情况下，热塑性塑料在常温下呈玻璃态，但随着温度的提高，逐渐向高弹态转变，逐渐失去了它原有的刚性，变得柔软，因此，在较小的外力作用下，就会产生较大的变形。热塑性塑料的软化点温度的测定，即基于此。

标准规定，在一定条件下（试样升温速率、压针横截面积、施加于压针的静负荷、试样尺寸等），压针头刺入试样1mm时的温度，作为维卡软化点温度，以℃表示。

维卡软化点是用于控制产品质量和判断材料的热性能的一个重要指标，但不代表材料的使用温度。

热变形温度

热变形温度是衡量塑料耐热性能的又一主要指标，现在世界各国的大部分塑

料产品标准中，都有负荷热变形温度这一指标作为产品质量控制的手段。

把一个具有一定尺寸要求的长条形钜型试样，二端用支座搁置，并在二支座中点处，施以规定的负荷，形成三点式简支梁式静弯曲，将该受荷后的试样升温，试样必定随着温度的上升，逐渐加大变形，标准规定，将试样中点的变形量达到某一规定值时试样所处的温度，作为热变形温度，以℃表示。

 结构简介

本机由恒温槽、测试单元二大部分组成。 1．浴槽

3

浴槽尺寸为 40×30×21cm，计25L，在浴槽中，加入的液体传热介质，根据用户需要，可选用室温时粘度较低且在测试中对试样不产生影响，如软化、膨胀、破裂的传热介质，如硅油、变压器油、液体石蜡或乙二醇等（用户自备），由于试验温度一般较高，介质加热后膨胀，因此，在常温下加入介质，宜低于并接近箱体上平面5cm为宜，不宜太低，否则会使加热器空烧而致设备损坏。热胀后油位如过高，会自动从机后的溢油管溢出（请将盛油盘放置妥当）。

温度控制器可设置升温速率及上限温度，上限温度的设置一般略高于预期测试温度。当线性升温达到此值时，加热停止。

最大加热功率为4kW，单相供电，电流较大，用户应提供足够大的电源插座（20A以上）。 为了使一次试验后，能尽快进行第二次试验，浴槽的介质温度在试验后应迅速冷却。在设备左侧，装置有一对冷却管道出入接口，在浴槽介质温度150℃时，通入

浴槽使用了导流式搅拌装置，液面平静，液流稳定，温度稳定性及分布性均非一般结构所能比拟。

2．测试单元

测试单元结构如图所示，整个单元依靠支座，搁置在油槽面板上，测试部分浸没在浴槽的加热介质中。

测试板通过四根支柱，与支座固定定位，现该结构图所示的是热变形测量装置，变形试样搁置在测试板上的二根圆柱形搁条上，变形压头正好压在试样的中间位置，砝码通过负载杆，作用

在压头上，检测位移的百分表的测量头，也正好抵在负载杆的顶端。当浴槽介质温度升高， 试样开始受热受压而变形，负载杆下移，百分表即指示下移的距离。

1

将变形压头改换成软化压针，将试样放置于测试板的中间位置，即成了维卡软化点试样装 置（见测试单元结构图二），同理，当温度上升时，试样开始软化，在负载的作用下，针头刺入试验体内，由百分表指示了刺入的深度。

手捏住提把，即可将测试单元取出油槽。

 热塑性塑料维卡软化温度(VST)的测定(GB/T1633)

1. 试样准备

试样要求厚度在3～6mm，长、宽（或直径）分别为10 mm以上； 过厚的材料应单面加工成3～4 mm厚，安装时将加工面朝下； 过薄的材料可用2～3块试样迭合进行试验； 每组至少二个试样。 2. 升温速率选择：

根据试验标准或规定选择：

A 速度：5±0.5℃/6min B 速度:12±1.0℃/6min 3. 静负荷的选择：

施加的静负荷是砝码、负载杆（包括压头）和百分表弹力（本设备提供的百分表其弹力约在85～95g）的总和,根据试验要求,组成静负荷的质量分别为:

+5 0*1

1000

0+5 0 0

g （对应重力负荷 9.81N）；

5000g （对应重力负荷 49.05N）。

4. 操作

☉ 取出测试单元,搁置在浴槽面板上；

☉ 提起负载杆把试样放在测试板中心位置，放下负载杆使压针头位于试样中心； ☉ 将水银温度计顺斜孔插入，温度计的水银泡底部与试样接近，但不与之相触及； ☉ 将测试单元浸入浴槽，套上选定的砝码，开启仪器右侧电源开关,搅拌器旋转；

☉ 5min后，调节百分表零点，然后在温控表上设置升温速率及限幅温度后，按表上的启动功能健，浴槽温度按安升温速率升温，如原已设置，则直接启动即可；

☉ 注意观察百分表指示，当百分表指示位移达到1mm时，迅速记下该时的温度。 5．读数

*2

当百分表指示达到1mm，迅速记下水银温度计的温度即为所测得的维卡软化点温度值。 6．结果计算

以同组二个试样的软化点温度的算术平均值表示试验结果，二个试验结果相差大于2℃时应重做。

试验结束后，可通过冷却装置（在冷却管通入水或压缩空气）使浴温迅速下降，以进行新的一次试验。

 热塑性塑料管材、管件维卡软化温度（VST）的测定（GB/T8802）

3. 试样准备 1.1 取样

管材试样应是从管材上沿轴向裁下的弧形管段，尺寸为：长度约50mm,宽度10～20mm。 管件试样应是从管件的承口、插口或柱面上裁下的弧形片段，长度为：

管件直径≤90mm,试样长度和承口长度相等； 管件直径＞90mm,试样长度为50mm。

宽度应从没有合模线或注射点的部位切取。

1.2 制备

管材或管件的壁厚＝2.4mm～6mm,可直接进行试验；

管材或管件的＞6mm,则采用适当的方法加工管材或管件的外表面，使壁厚减至4mm，如管件

*1

*1. 试样的制备对测试结果有一定影响,因此,试验者应对其有明确规定. *2 本机在出厂前已经过严格的调试，在50℃/h的升温速率下，温控器数显值与各水银温度计的读数值的误差在允许范围内，因此，可以直接读取温控器数字显示值，但当在120℃/h的快速升温条件下，由于水银温度计与温

控器传感器的时间常数的不一致，在升温的动态情况下，读数差异较大，因此，应以插入的水银温度计为准。

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承口带有螺纹，则应车掉，使其表面光滑；

管材或管件的壁厚＜2.4mm,则可将两个弧形管段迭加在一起，使其总厚度不小于2.4mm,作 为垫层的下层管段试样应首先压平，为此可将该试样加热到140℃并保持15min,再置于两块光滑平板间压平，上层弧段保持原样不变。 1.3 预处理

将试样在低于预期维卡软化温度（VST）50℃的温度下预处理至少5min;

对于丙烯睛-丁二烯-苯乙烯（ABS）和丙烯睛-苯乙烯-丙烯酸（ASA）试样，应在烘箱中（90±2）℃下干燥2h，取出后在（23±2）℃的温度和（50±5）％的相对温度下，冷却（15±1）min，然后再按上述预处理。 4. 升温速率选择

根据标准，选择（5±0.5）℃/6min。 5. 静负荷的选择

施加的静负荷是砝码、负载杆（包括托盘、压针）、百（千）分表（或其它位移测量仪器） 的弹力的总和，应为（50±1）N，对应总静负荷质量为：（5099±102）g。 6. 操作

☉将浴槽温度调至约低于试样软化温度50℃，搅拌器运转并保持恒温。 ☉将试样凹面向上，水平放置在未加砝码的负载杆的压针下，试样和仪器底座的接触面应是平的，对于二层迭加的试样，压针端部应置于未压平试样的凹面上，下面放置压平的试样。压针端部距试样边缘不小于3mm。

☉将测试单元放入浴槽，插入温度计。

☉5min后，在加上所要求质量的负荷，并将百（千）分表调至零位。 ☉等速升温。 7. 读数

当压针压入试样内（1±0.01）mm时，迅速记下此时的温度，此温度即为该试样的维卡软 化温度（VST）。 8. 结果计算

一次试验至少二个试样，二个试样的维卡软化温度的算术平均值，即为所测材料的维卡软 化温度（VST），若二个试样的结果相差大于2℃时，应重新试验。

 负荷热变形温度的测定方法

1. 试样准备

试样为一矩形样条.

模塑材料：长120mm，宽 10 mm，高 15 mm； 板 材：长120mm，宽 3～13 mm，高 15 mm。 每组至少二个试样。

当板材原始厚度大于13 mm时，应在其一面机械加工至符合要求。

当采用压塑的方法制备试样时，模塑压力方向应垂直于试样的高这一侧面，模塑条件对测 定结果有较大影响，应按有关材料标准的要求或与有关方面商定。

试样表面应平整光滑，无气泡、无锯切痕迹、凹痕或飞边等缺陷。 试样预处理可按产品标准规定，无规定时可直接进行测定。 2．升温速率12±1℃/6min。 3．负荷力的计算

由于试样尺寸可在一定范围内变化，因此，为保证在试样形成某一表面弯曲应力，应根据精确测量（精确至0.05mm以内）所得的试样尺寸，由下式计算出负荷力的大小：

2 2σbh

负荷力 F＝———

3l

式中： F－负荷力，N；

22

； σ－试样最大弯曲正应力（1.81N/mm或0.45N/mm）b－试样的宽度， mm；

h－试样的高度， mm；

l－两搁条中心间距离，100 mm；

然后再求出重力负荷F所对应的砝码质量M：

5

F

M＝1000 —— g 式中:M－砝码质量， g（克）；

2

g－重力加速度，9.81m/s

所求得的砝码质量，由砝码、负载杆及百分表对负载杆的作用力组成。实际使用的负荷力与计算值相差应在±2.5％以内。 4．操作

 取出测试单元，搁置在浴槽面板上；

 提起负载杆，把试样对称地搁置在二搁条上，放下负载杆，使变形压头与试样长度方向相垂直；

 将水银温度计顺斜孔插入，温度计的水银泡底部与试样接近，但不与之相触及；  将测试单元浸入浴槽,套上选定之砝码,开启仪器右侧电源开关,搅拌器旋转;

 5min后，调节百分表零点，按温控表启动功能健，使浴槽温度按12℃/6min的速率升温；  注意观察百分表指示，当百分表指示变形量达到下表中的相对变形量时（相对变形量与试样高度有关），迅速记录此时水银温度计的温度。 表 试样高度同标准变形量关系

5. 读数

当百分表指示达到相对变形量时,所记录的温度即为所测得的热变形温度值。 6. 结果计算

以同组二个试样有热变形温度算术平均值表示试验结果。

试验结束后,可通过冷却装置使浴温迅速下降，以进行新的一次试验。

 温度控制器的操作

1. 升温启动

设备电源开关合上后，控制器通电，上显示器显示浴槽实际温度，下显示器显示在速率升 温时即时应达到的设置值。

按“

当温度达到原已设置的限幅温度值(≤300℃),升温中止,进入恒温状态。 如在线性升温过程中，需要在达到某一温度时恒温，只要在下显示器显示温度升到所需温度时，按一下“∨”键，锁定指示灯亮，即进入恒温状态，如再按一下“∨”键，解除恒温状态，继续进入升温过程。如需停止加热，按“

2. 参数设置

2．1上限温度的设置：

温度显示控制器通电后，点按“SET”键，上显示器显示“”，下显示器显示上次设定的限幅温度值，如需修改，按“

设置结束，按一下“SET”键，可进入升温速率的设置。 2．2升温速率的设置：

限幅温度设置后，继续按“SET”键，上显示器显示“”，下显示器显示上次设定的

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升温速率值，如需重新设置，按上法同样修改参数。 这里，5℃/6min设置为:005.0,

12℃/6min设置为:012.0,

2．3升温速率修正值的设置：

修正值的设置：在升温速率设置后，继续按“SET”，下显示器显示上次设置的升温速率修正值，如需修改，按2.1的修改方法执行，数值增大，速率加快。

设置结束，按一下“SET”键，退出设置，等待启动。 9. 温度显示控制器的操作面板如下:

 电动升降

气操作面板上的“工作台”按钮，内置电机将带动工作台上升，直至按钮被释放或工作台到达顶点位置（有限位开关）”按钮，工作台将下降直至按钮被释放或到达底部限位位置（有限位开关）。 工作台电动升降时，测试单元上请勿置放砝码。

 自动装置故障时的应急使用

当电脑测试系统发生故障时，本仪器仍可进行独立工作。 1． 位移的测试

将位移传感器（光栅）及固定板卸去，装上随机提供的百分表，即可直接观察位移量的情 况。

2． 温度的控制

本机专门设计了自动设置、人工设置二用的温度控制器，参见上一节，当自动装置发生故

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障时，将自动转入人工设置来继续工作。 3． 注意：在自动测试过程中，升温速率由电脑中的参数设置决定，而与温控器自身的设置无关。

同时，温控器的上限温度设置应比参数设置中的数值高，以形成双重上限温度保护，又不影响正常测试。

 技术要求

温度范围： 室温～300℃；

升温速率： 5±0.5℃/6min，12±1.0℃/6min； 温度显示准确度： 不劣于±0.5℃；

温度分布： 不劣于±0.5℃ ； 浴槽容积： 25L； 测试单元数： 3；

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变形测量装置： 百分表，0.01mm； 热变形压头尺寸： R=3±0.2mm； 热变形试样支点跨度： 100±0.5mm；

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软化点压针头尺寸： 1.000±0.015mm(d=1.128±0.0085mm)；

负载杆质量： 123.50g（成套,含托盘）；

试样架热变形量： ≤0.01mm，超过部分参见修正值。

砝码配置：

共 三 套

加热功率： 4kW

电 源: 220VAC，20A

冷却方法： 水冷或风冷（水源或压缩空气由用户自备）。

 安全事项：

1. 设备使用前，必须检查设备接地良好；

2. 设备工作在高温状态，注意烫伤，特别冷却管出口，冷却时，有高温汽（气）流喷出。

 售后服务

本公司产品自售出之日起，免费保修壹年，终生维修。

如遇市政建设迁址、电话号码更改，相信您一定能在 上海电信114台、上海电话号簿 上找到我们公司的踪迹，让您的业务联系、售后服务，畅通无阻。

上海思尔达科学仪器有限公司

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附录一

维卡软化点温度测定的影响因素

 试样制备方法对测试结果的影响 同一材料制成相同厚度的试样，模压的比注塑的试样测试结果要高。这可能是由于注塑试样的内应力较大之故。可见不同制样方法对测试结果是有影响的。  试样状态调节对测试结果的影响

将模压和注塑试样进行退火，其退火温度一般较软化点低20℃左右。退火时间2～3h。其测试结果是经退火处理后的试样都比原来的有不同程度的提高。这可能是冻结的高分子链得到局部调整，内应力得到进一步消除的原因。  试样尺寸的影响

实验结果证明，试样厚度在3～4mm时测定值的重复性比较好。除聚氯乙烯以外，厚度达到6mm时，分散性尚在允许范围以内。太薄的试样只能迭合后进行测定。这时，试样厚度的均匀性，表面平整度的要求要高些。

横向尺寸方面，应保证压入点能远离边缘2mm以上。这时可保证测定值有较好的重复性，更不会发生开裂现象。  静负载的影响

当试样上所加静负载5000g时，测得的软化点温度比施加1000g时低。

 升温速率为12℃/6min的试验，其结果比用5℃/6min的高，这是由于溶液温度传到试样上，有时间滞后的缘故。因此，在有较高的要求或用于有争议的场合，应使用5℃/6min升温速率。

附录二

负荷热变形温度测定的弯曲应力选择及试样制备的影响

 弯曲应力选择

试样加荷后升温前蠕变量大小对试验结果会产生影响。试验时，加于试样上的弯曲应力有

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1.81N/mm和0.45 N/mm两种，施加哪一种负荷应由产品标准规定。如不能预先知道应加上哪一

2

种负荷，则可以先选用1.81N/mm的，在试验装置未开始升温时加上这个应力，视其加荷5min

2

后试样是否产生大的蠕变量,如蠕变量大,则应改用0.45N/mm。开始升温试验前5min的等待期是用来补偿某些材料在室温下受到弯曲应力产生的蠕变量。因为开始5min所产生的蠕变量通常占最初30min内蠕变量的绝大部分。

2

对于0.45N/mm的应力，由于试样所受的力较小，而试样尺寸的测量，仪器附加力的计算及传力杆摩檫等因素所产生的误差基本上是一个定数，因此其相对误差较大。测试结果也表明，采用小负荷时其数据分散性较大，因此一般不采用小负荷。但对于某些材料在常温下就较软，当施

2

加大负荷时（1.81N/mm表面应力）就产生蠕变，这就不得不选用小负荷了，如聚乙烯，尼龙等材料，都采用小负荷。

对于加荷蠕变量很小的试样，所用的弯曲应力大的得到的热变形温度比用弯曲应力小的要低。因为有二种负荷，所以试验记录及报告中一定要注明所采用的负荷大小。  关于试样制备的影响

对于某些材料，采用模型方法制备试样，其模塑条件应按标准规定执行或按有关方面商定，模塑条件的不同对其测试结果影响较大。试样是否进行退火处理对测试结果影响也较大，试样进行退火处理后，可以消除试样在加工过程中所产生的内应力，可使测试结果有较好的重现性。对于某些材料，退火处理后其热变形温度有所提高，甚至有提高10℃以上。

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合 格 证

SWB-300B

维卡软化点&负荷热变形温度测定仪

经检验合格,准予出厂。

产品编号：

检 验 章：

上海思尔达科学仪器有限公司

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维卡软化点&负荷热变形温度测定仪

SWB－300B

装 箱 清 单

*.每组为：2、5、10、20、50、100、500、777g各1件，200、2000g各2件。

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