اختبار البلاستيك والمطاط وفقًا للمعيار DIN 53765 - التحليل الحراري - طريقة DSC

يصف المعيار "DIN 53765 اختبار البلاستيك والمطاط - التحليل الحراري - طريقة DSC"، الصادر عن المعهد الألماني للتوحيد القياسي (DIN)، طريقة لتحديد مقاومة البلاستيك للتآكل باستخدام قرص كاشط (أو عجلة احتكاك). وهذا في جوهره اختبار تابر للتآكل.

يُعدّ المسح الحراري التفاضلي (DSC) من أكثر تقنيات التحليل الحراري استخدامًا في توصيف المواد البلاستيكية (اللدائن الحرارية واللدائن المتصلبة حراريًا) والمطاط (المطاط والمواد الشبيهة بالمطاط). عند تعريض كل من العينة ومادة مرجعية خاملة لبرنامج حراري مضبوط، يقيس هذا التحليل الفرق في تدفق الحرارة بينهما. ويكشف هذا عن تحولات وتفاعلات حرارية مهمة تؤثر على معالجة المواد، وأدائها، ومراقبة جودتها، وتحليل أعطالها.

في تجربة قياس السعرات الحرارية التفاضلية (DSC)،

يتم وضع عينة صغيرة (عادةً 5-20 ملغ) في وعاء بجوار وعاء مرجعي فارغ.
يقوم الجهاز بتسخين أو تبريد كليهما بمعدل ثابت (عادة 10 درجات / دقيقة أو 20 درجة / دقيقة).
يكتشف المستشعر أي حدث ماص للحرارة (يمتص الحرارة، على سبيل المثال، الانصهار، التحول الزجاجي) أو طارد للحرارة (ينبعث منه الحرارة، على سبيل المثال، التبلور، المعالجة، الأكسدة).
يتم عرض النتائج على شكل رسم بياني يمثل العلاقة بين تدفق الحرارة ودرجة الحرارة أو الوقت.

يوجد نوعان رئيسيان من الأجهزة:

قياس التدفق الحراري DSC: يقيس فرق درجة الحرارة بين العينة والمرجع.
موازنة الطاقة في جهاز DSC: يقوم بضبط الطاقة للحفاظ على العينة والمرجع عند نفس درجة الحرارة.

يُعد DSC المعدل نوعًا متقدمًا يقوم بتراكب تذبذب درجة الحرارة الجيبي لفصل الأحداث العكسية (المتعلقة بالسعة الحرارية) وغير العكسية (الحركية) من أجل دقة أفضل في الانتقالات المتداخلة.

توفر تقنية المسح الحراري التفاضلي (DSC) بيانات قيّمة لتطوير المواد وضمان الجودة على حد سواء:

درجة حرارة التحول الزجاجي: تشير إلى الانتقال من الحالة الزجاجية إلى الحالة المطاطية. تشمل التطبيقات النموذجية المرونة والهشاشة، وأهميتها البالغة بالنسبة للمطاطات والبلاستيك غير المتبلور.
درجة الانصهار والمحتوى الحراري: تشير إلى نقطة انصهار المناطق البلورية. تشمل التطبيقات النموذجية درجة التبلور ودرجة حرارة معالجة اللدائن الحرارية.
درجة حرارة التبلور والمحتوى الحراري: تشير إلى التبلور أثناء التبريد. التطبيقات النموذجية، وسلوك المعالجة، وعوامل التبلور.
التبلور: يشير إلى النسبة المئوية لمحتوى البلورات. تشمل التطبيقات النموذجية القوة الميكانيكية وخصائص العزل.
المعالجة/التشابك: تشير إلى المحتوى الحراري ودرجة حرارة التفاعل. تشمل التطبيقات النموذجية الفلكنة في المواد المتصلبة حرارياً والمطاطية.
زمن بدء التأكسد: يتميز بثبات تأكسدي. الاستخدام النموذجي: يعمل كمثبت في البولي أوليفينات والمطاط.
السعة الحرارية النوعية: تشير إلى سعة تخزين الحرارة. تشمل التطبيقات النموذجية إدارة الحرارة ومحاكاة العمليات.
التدهور/الثبات الحراري: يشير إلى بداية التدهور. التطبيق النموذجي: حدود درجة حرارة التشغيل العليا.

بالنسبة للمطاط الصناعي، يُعدّ التحليل الحراري التفاضلي (DSC) مفيدًا بشكل خاص لتحديد درجة حرارة التحول الزجاجي (التي تكون عادةً منخفضة جدًا لمعظم أنواع المطاط، على سبيل المثال -60 درجة مئوية)، وتحديد المواد البلاستيكية أو الحشوات المضافة، وتقييم آثار المعالجة المتبقية أو تأثيرات الملدنات. كما يمكن أن يساعد في تحديد الملوثات أو تركيبات الخلط التي قد لا تكشف عنها الطرق التقليدية.

الإجراء الموصوف في معيار DIN 53765 يتبع عموماً هذه الخطوات:

يتم تثبيت عينة اختبار مسطحة على قرص دوار.
يتم ضغط عجلتين كاشطتين من النوع المحدد على العينة بحمل محدد (عادة 250 جم، 500 جم، 750 جم، أو 1000 جم لكل ذراع).
تدور العينة تحت العجلات، مما يخلق نمط تآكل على شكل نوابض متقاطعة.

يتم تقييم مقاومة التآكل باستخدام الطرق التالية:

فقدان الكتلة (الفرق في الكتلة قبل وبعد عدد معين من الدورات، عادةً 1000 دورة)
فقدان الحجم
التقييم البصري للسطح المتآكل.

يُظهر الاختبار مقاومة المادة للتآكل الناتج عن قص الحبيبات.

تُستخدم هذه الطريقة لتقييم مقاومة التآكل للمواد التالية:

البلاستيك الصلب والمرن
الطلاء
شرائح
اغطية الارضية
المطاط واللدائن المرنة (شائعة الاستخدام في الممارسة العملية)
الجلود، والمنسوجات، والدهانات، والورق (على الرغم من أن العنوان يركز على البلاستيك)

وهذا الأمر مهم بشكل خاص للمواد المعرضة للاحتكاك أو التآكل أو حركة مرور المشاة.

باختصار، يحدد معيار DIN 53765 طرقًا لتحديد الموصلية الكهربائية (أو المقاومة) للمواد البلاستيكية والبوليمرية. وتُعد هذه الخاصية بالغة الأهمية في التطبيقات التي تتطلب التحكم في السلوك الكهروستاتيكي أو العزل أو الموصلية. ويُستخدم هذا المعيار على نطاق واسع في قطاعات مثل الإلكترونيات والسيارات والتغليف وهندسة المواد، ولا سيما في تقييم المواد البلاستيكية المضادة للكهرباء الساكنة والموصلة.

تتمثل الأهداف الرئيسية لمعيار DIN 53765 فيما يلي:

قياس الموصلية الكهربائية للمواد البلاستيكية.
لتقييم المقاومة السطحية والحجمية.
يمكن تصنيف المواد على النحو التالي:
- عازل
- الاستاتيكيه
- إجراء

يساعد هذا المصنّعين على ضمان استيفاء المواد لمتطلبات الأداء والسلامة.

ينطبق معيار DIN 53765 على ما يلي:

اللدائن الحرارية واللدائن المتصلبة حرارياً
مركبات البوليمر الموصلة (مثل البلاستيك المملوء بالكربون)
الأسطح البلاستيكية المطلية أو المعدلة

تتضمن التطبيقات النموذجية لهذا المعيار ما يلي:

حاويات إلكترونية
مكونات داخلية للسيارات
مواد تغليف للأجهزة الإلكترونية الحساسة.
أغطية الأرضيات والأرضيات التي تتطلب التحكم في الكهرباء الساكنة.

الموصلية الكهربائية هي مقلوب المقاومة. ويقيّم هذا المعيار عادةً ما يلي:

المقاومة الحجمية: المقاومة عبر المادة.
المقاومة السطحية: المقاومة عبر سطح ما.

تتبع عملية الاختبار عموماً الخطوات التالية:

تحضير العينات: يجب أن تتمتع العينات بهندسة وسماكة محددتين. يجب أن تكون الأسطح نظيفة ومجهزة. يجب التحكم في الظروف البيئية (درجة الحرارة، الرطوبة).
تشمل المعدات المستخدمة: مقياس مقاومة عالية (مقياس كهربائي)، وأقطاب كهربائية (حلقية أو صفيحية)، وحلقة واقية لتقليل تيارات التسرب.
الإجراء: توضع العينة بين الأقطاب الكهربائية. يُطبق جهد كهربائي معلوم. يُقاس التيار الناتج. تُحسب المقاومة النوعية باستخدام الصيغ القياسية.

يُعد معيار DIN 53765 مهمًا للأسباب التالية:

السلامة الكهروستاتيكية: تمنع التفريغ الكهروستاتيكي من إتلاف الأجهزة الإلكترونية الحساسة وتقلل من خطر نشوب حريق أو انفجار في البيئات الخطرة.
مراقبة الجودة: تضمن ثبات الخصائص الكهربائية طوال عملية الإنتاج.
تطوير المواد: يدعم تطوير الحشوات الموصلة (الكربون الأسود، والجرافين) والمواد المضافة المضادة للكهرباء الساكنة.

ختاماً، يُعدّ معيار DIN 53765 معياراً أساسياً لتقييم السلوك الكهربائي للبلاستيك، لا سيما في التطبيقات التي يكون فيها التحكم الكهروستاتيكي بالغ الأهمية. ومن خلال توفير طرق موثوقة لقياس الموصلية والمقاومة، يُساعد هذا المعيار الصناعات على ضمان سلامة المنتج وأدائه ومطابقته للمعايير.

على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفضل كوادرها المؤهلة وذات الخبرة، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي تتطلبها، ومساعدتهم في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار DIN 53765.