荷重たわみ温度試験(DTUL)とは？ビカット軟化点試験、ボールプレッシャー試験についても解説！

荷重たわみ温度試験とは、プラスチックの耐熱性を測定する試験の1つです。試験片に規定の荷重をかけた状態で温度を上げ、たわみが一定の数値を超えた温度を測定します。電子レンジ対応のプラスチック食器など、身の回りに存在するプラスチック製品の耐熱性はこの試験により評価されています。
プラスチックの耐熱性を測定する試験は荷重たわみ温度試験の他に、ビカット軟化点試験（VST）、ボールプレッシャー試験（BP）という試験方法が存在し、このページではそれぞれの試験内容の詳細を解説していきます。

試験概要・原理

DTUL　荷重たわみ温度試験

参考規格:JIS K 7191-1,2,3／ISO 75-1,2,3／ASTM D648

荷重たわみ温度は、プラスチックに3点曲げになるよう荷重をかけた状態で温度を上げていき、既定のたわみ量に達したときの温度（荷重たわみ温度）を測定する試験方法です。

試験機の構成

装置の基本的な構成は上の図の通りです。
負荷装置は曲げ応力負荷枠、温度計、荷重棒、荷重、圧子、試験片支持台で構成されます。荷重棒上部に荷重台を、先端には圧子を取り付け、枠の底部には試験片支持台を固定します。また、加熱槽は120±10℃/hの一定割合で昇温可能な制御装置を備えているものを使用します。

試験方法

3点曲げで試験片に規定の応力が発生するように荷重を設定する必要があります。試験片に加える曲げ応力は、基本的に次の条件のいずれかとします。
（JIS K 7291-2より）

A法:1.80MPa(推奨値)
B法:0.45MPa
C法:8.00MPa

荷重は下記の式で求められます。

測定方法

試験片を支持台に置きます。荷重を乗せて試験片に負荷をかけ加熱槽に入れた状態で、温度を120±10℃/hの一定速度で昇温します。試験片たわみが規定たわみに達したときの温度（荷重たわみ温度）を記録します。

規定たわみは下記の式で求められます。

VST　ビカット軟化点試験

参考規格:JIS K 7206/JIS K 6742/JIS K 6816/ISO 306/ISO 1452-1,2/ISO 2507-1/ASTM D1525

試験片に負荷をかけた状態で温度を上げ、押込み圧子が試験片表面に1.0mm侵入した時の温度をビカット軟化点温度(VST)とします。VSTは熱可塑性プラスチックが急速に軟化を開始する温度の目安になります。

• 圧子:長さ1.5～3㎜の円柱状、断面積1.000±0.015㎟のもの
• 試験片:厚さ3～6.5㎜、一辺が10㎜以上の正方形 または 直径10㎜以上の円板
• 試験方法:A-50法、A-120法、B-50法、B-120法の4つです。

それぞれに荷重と昇温速度が定められています。

JIS K 7206/ISO 306
試験方法	荷重	昇温速度
A-50法	10±0.2N	50℃/h
A-120法	10±0.2N	120℃/h
B-50法	50±1N	50℃/h
B-120法	50±1N	120℃/h

BP ボールプレッシャー試験

参考規格:電気用品安全法 「電気用品に用いられる熱可塑性プラスチックのボールプレッシャー温度の登録制度」に関する報告書 B法

先端が直径5㎜の鋼球状になっている圧子を用い、加熱された試験片に20+0/-0.4Nの荷重を1時間加え、凹みの直径が2mmとなる温度を求める試験方法です。

※IEC 60335-1及び電気用品調査委員会A法は､オーブン中で｢やじろべえ｣ジグを用いて測定するため、上記試験内容とは異なります｡

規格一覧表

プラスチックの耐熱性を測定する試験の規格は、JIS（ISO）・ASTM両方に存在し、それぞれにDTUL・VSTの試験方法が規格化されています。また、ボールプレッシャー試験は電気安全法に試験方法が記載されています。

規格		年	試験方法	規格名
JIS	K 7191-1	2015	DTUL	プラスチック—荷重たわみ温度の求め方–第1部:通則
	K 7191-2	2015	DTUL	プラスチック—荷重たわみ温度の求め方-第2部:プラスチック及びエボナイト
	K 7191-2	2007	DTUL	プラスチック—荷重たわみ温度の求め方-第2部:プラスチック及びエボナイト 附属書A
	K 7191-3	2007	DTUL	プラスチック—荷重たわみ温度の求め方-第3部:高強度熱硬化性樹脂積層及び長繊維強化プラスチック
	K 7206	2016	VST	プラスチック—熱可塑性プラスチック-ビカット軟化温度（VST）の求め方
ISO	ISO 75-1	2020	DTUL	Plastics—Determination of temperature of deflection under load—Part1:General test method
	ISO 75-2	2013	DTUL	Plastics—Determination of temperature of deflection under load—Part2:Plastics and Ebonite
	ISO 75-3	2004	DTUL	Plastics—Determination of temperature of deflection under load—Part3:High–strength thermosetting laminates and long–fibre–reinforced plastics
	306	2022	VST	Plastics—Thermoplastic materials—Determination of Vicat softening temperature(VST)
ASTM	D648	2018	DTUL	Standard Test Method for Deflection Temperature of Plastics Under Flexural Load in the Edgewise Position
	ASTM D1525	2017	VST	Standard Test Method for Vicat Softening Temperature of Plastics
電気用品安全法	–	1986	BP	「電気用品に用いられる熱可塑性プラスチックのボールプレッシャー温度の登録制度」に関する報告書 B法
IEC	335-1(3版)	1991	BP	家庭用及びこれに類する電気機器の安全 パート1:一般要求事項

塩化ビニル管・プラスチック管関連規格

規格		年	試験方法	規格名
JIS	K 6742	2016	VST	水道用硬質ポリ塩化ビニル管
	K 6816	2008	VST	熱可塑性プラスチック管及び継手-ビカット軟化温度試験方法
ISO	1452-1	2009	VST	Plastics piping systems for water supply and for buried and above–ground drainage and sewerage under pressure—Unplasticized poly(vinyl chloride)(PVC–U)—Part1:General
	1452-2	2009	VST	Plastics piping systems for water supply and for buried and above–ground drainage and sewerage under pressure—Unplasticized poly(vinyl chloride)(PVC–U)—Part2:Pipes
	2507-1	1955	VST	Thermoplastics pipes and fittings—Vicat softening temperature—Part1:General test method
日本水道協会	–	2020	VST	水道用硬質ポリ塩化ビニル管検査施工要項 →検査基準はJIS K 6742「水道用硬質ポリ塩化ビニル管」による。試験項目にビカット軟化温度があり、JIS K 6816の方法で実施する。結果はJIS K 6742のビカット軟化温度の性能に適合していることを確認する。
JPPFA(塩化ビニル管・継手協会)	AS20	2017	VST	水道用硬質ポリ塩化ビニル管 →JIS K 6742「水道用硬質ポリ塩化ビニル管」の補完規格。試験圧力0.75MPa以下の水道の配管に使用する硬質ポリ塩化ビニル管及び耐衝撃性硬質ポリ塩化ビニル管について規定している。試験項目にビカット軟化温度があり、JIS K 6816の方法で実施する。

試験条件について

荷重たわみ温度試験(DTUL)

規格	JIS K 7191-1,2 ISO 75-1,2	JIS K 7191-2(2007) 附属書A ISO 75-2(2004)	JIS K 7191-3 ISO 75-3	ASTM D648
試験方法	DTUL FW	DTUL EW	DTUL FW	DTUL EW
試験片寸法	l=80±2.0mm b=10±0.2mm h=4±0.2mm	l=120±10mm b=9.8〜15mm h=3.0〜4.2mm	l=支点間距離より10mm以上長いもの b=9.8〜12.8mm h=2.0〜7.0mm	l=支点間距離より12.7mm以上長いもの (127mmを使用することが多い) b=12.7±0.5mm h=3〜13mm
支点間距離	64±1mm	100±1mm	30h±1mm	A法:101.6±0.5mm B法:100±0.5mm
圧子	R3.0±0.2mm	R3.0±0.2mm	R3.0±0.2mm	R3.0±0.2mm
曲げ応力	A法:1.80MPa(推奨値) B法:0.45MPa C法:8.00MPa	A法:1.80MPa(推奨値) B法:0.45MPa C法:8.00MPa	曲げ弾性率の1/1000	1.82MPa 0.455MPa
昇温速度	120±10℃/h	120±10℃/h	120±10℃/h	2±0.2℃/min

※JIS K 7191-2(2007) 附属書A で規定されているDTUL EWの試験は、JIS K 7191（2015）で削除されています。

JIS K 7191-1では、試験片寸法や曲げ応力などはJIS K 7191-2及びJIS K 7191-3によるとされていますが、基本的にはJIS K 7191-2で規定される条件での試験が主流です。

ビカット軟化点試験機(VST)・ボールプレッシャー試験(BP)

規格	JIS K 7206 ISO 306	JIS K 6816	ASTM D1525	電気用品安全法
試験方法	VICAT	VICAT	VICAT	BP
試験片寸法	一辺10mm以上の正方板または直径10mm以上の円板厚み3〜6.5mm	幅:10〜20mm 厚さ:2.4〜6mm 長さ:管は50±5mm	一辺10mm以上の正方板厚み3〜6.5mm	一辺15mm以上の正方板厚み3±0.5mm
圧子	長さ1.5〜3mmの円柱状。断面積1.000±0.015㎟	長さ3mmの円柱状。断面積1.000±0.015㎟	長さ2mm以上。断面積1.000±0.015㎟	直径5mm、等級40の鋼球
荷重	A50法/A120法:10±0.2N B50法/B120法:50±1N	50±1N	10±0.2N 50±1N	20N+0/-0.4N
昇温速度	120±10℃/h 50±5℃/h	50±5℃/h	120±10℃/h 50±5℃/h	–

水道管に関する試験(JIS K 6816)

水道管などに使用される硬質ポリ塩化ビニル管は、JIS K 6742に試験項目や性能の基準などが規定されています。ビカット軟化温度試験も試験項目の1つであり、試験方法はJIS K 6816によるとされています。
また、日本水道協会の「水道用硬質ポリ塩化ビニル管検査施行要項」、塩化ビニル管・継ぎ手協会のAS20「水道用硬質ポリ塩化ビニル管」についても試験はJIS K 6742によるとされています。（JIS K 6742には試験方法はJIS K 6816による。）それでは試験方法を見ていきましょう。

試験概要

基本的な試験方法はK 7206で規定されるB50法のビカット軟化点試験に基づきます。試験片に50±1Nの負荷をかけ、50℃/hで昇温する熱媒体に浸せきさせます。水道管または継手から作成した試験片に、圧子が表面から1±0.01㎜侵入した時の温度を測定し、この時の温度をビカット軟化点温度とします。

※JIS K 7206とは異なり、試験前に想定されるビカット軟化点温度より約50℃低い温度まで熱媒体を昇温し、維持しておきます。

試験片寸法	圧子
幅:10〜20mm 厚さ:2.4〜6mm 長さ:管は50±5mm、継手は15〜50mm	長さ3mmの円柱状。断面積1.000±0.015㎟

安田精機の試験機:No.148 ヒートデストーションテスター

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