BMW GS 93011 Elastomere

Die von BMW, einem multinationalen Fahrzeughersteller, entwickelte Norm „BMW GS 93011 Elastomere“ besteht aus folgenden, unter demselben Titel veröffentlichten Unterabschnitten:

• Die Norm „BMW GS 93011-1 Bestimmung des Glührückstands halogenfreier Elastomere (950 °C)“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung des Glührückstands (Glührückstand oder Aschegehalt) nach der Verbrennung halogenfreier Elastomere bei hohen Temperaturen. Die Prüfung wird üblicherweise bei 950 °C durchgeführt. Sie dient der Materialidentifizierung und Qualitätskontrolle und hilft, den Gehalt an anorganischen Füllstoffen bzw. den nach der Verbrennung organischer Komponenten verbleibenden Ascherückstand zu überprüfen. Halogenfreie Elastomere gewinnen aufgrund von Umweltauflagen, Brandschutzbestimmungen und Recyclingvorgaben zunehmend an Bedeutung in Automobilanwendungen. Niedrige Rückstandswerte deuten im Allgemeinen auf reinere Materialien mit weniger anorganischen Additiven hin, welche die Leistung, Haltbarkeit und Kompatibilität beeinträchtigen können.
• Die Norm „BMW GS 93011-2 Identifizierung und Bestimmung des Glührückstands von chlor-, brom- oder iodhaltigen Elastomeren (950 °C)“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung des Glührückstands (Aschegehalt, Verbrennungsrückstand oder Glührückstand) in halogenhaltigen Elastomeren wie Chlor, Brom oder Iod. Diese Norm ist Teil der umfassenderen Normenreihe GS 93011, die Verfahren zur Identifizierung und Charakterisierung von Elastomeren mittels thermischer Zersetzung und Rückstandsanalyse bereitstellt.

Diese Norm bezieht sich auf halogenhaltige Elastomere (wie Chloroprenkautschuk, chloriertes Polyethylen, Brombutylkautschuk oder halogenierte fluorierte Elastomere). Halogene können das Verbrennungsverhalten, die Rückstandsbildung und die mögliche Bildung von Halogenverbindungen während der Verbrennung beeinflussen. Dieser Test hilft dabei:

• Zur Bestimmung des Vorhandenseins und der Art halogenierter Elastomere.
• Messung des nichtflüchtigen anorganischen Rückstands (Asche), der nach der Verbrennung bei hohen Temperaturen verbleibt.
• Zur Unterstützung der Materialfreigabe, der Qualitätskontrolle und der Einhaltung der BMW-Spezifikationen für Fahrzeugteile wie Dichtungen, Schläuche, Dichtungsringe, Schwingungsdämpfer oder andere Gummikomponenten.

Halogenierte Elastomere werden eingesetzt, wenn Ölbeständigkeit, Flammschutz oder bestimmte chemische Beständigkeit erforderlich sind, ihre Verwendung ist jedoch aufgrund von Umwelt- und Gesundheitsbedenken reguliert (z. B. Beschränkungen für bestimmte Halogenverbindungen).

• Die Norm „BMW GS 93011-3 Identifizierung und Bestimmung extrahierbarer Komponenten mittels Extraktionsverfahren mit Cyclohexan/Aceton“ konzentriert sich auf die Bestimmung extrahierbarer Komponenten (löslicher Stoffe) durch Lösungsmittelextraktion. Diese Norm bietet ein Verfahren zur Bestimmung der Menge an Elastomer, die mit spezifischen Lösungsmitteln extrahiert werden kann, und unterstützt folgende Aspekte:
• Bestimmung der Art des Elastomers oder der Gummimischung.
• Zur Bestimmung des Gehalts an niedermolekularen Stoffen, Weichmachern, Verarbeitungshilfsstoffen, nicht ausgehärteten Komponenten oder anderen löslichen Zusatzstoffen.
• Zur Beurteilung der Materialreinheit, der Konsistenz der Rezeptur und potenzieller Migrationsrisiken (z. B. Substanzen, die im Laufe der Zeit auslaugen und die Leistung, den Kontakt mit Flüssigkeiten oder die Emissionen beeinträchtigen können).
• Zur Unterstützung der Lieferantenqualifizierung, Teilefreigabe und Qualitätssicherung für Gummiteile (z. B. Dichtungen, O-Ringe, Schläuche, Buchsen, Schwingungsdämpfer, Dichtungen oder Luftdichtungsstreifen) in BMW-Fahrzeugen.

Die Prüfung auf extrahierbare Stoffe ist in Automobilanwendungen von entscheidender Bedeutung, wo Elastomere mit Kraftstoffen, Ölen, Kühlmitteln oder Bremsflüssigkeiten in Kontakt kommen oder wo Langzeitstabilität und ein niedriger Gehalt an extrahierbaren Stoffen erforderlich sind, um Quellung, Abbau oder Verunreinigung zu verhindern.

• Die Norm „BMW GS 93011-4 Identifizierung und Bestimmung des thermischen Abbauverhaltens mittels Thermogravimetrie (TG)“ beschreibt die thermogravimetrische Analyse (TGA) zur Bestimmung des thermischen Abbauverhaltens von Elastomeren. Diese Norm nutzt die Thermogravimetrie, um Massenänderungen in einer unter kontrollierten Bedingungen erhitzten Elastomerprobe zu überwachen. Die Analyse liefert folgende Ergebnisse:
• Zersetzungstemperaturen und thermische Zerfallsstadien.
• Gehalt an flüchtigen Bestandteilen (z. B. Feuchtigkeit, Restlösungsmittel, niedermolekulare Additive).
• Polymerabbauverhalten.
• Die Menge an anorganischen Füllstoffen, Ruß oder Ascherückständen, die nach der Zersetzung zurückbleiben.
• Gesamtprofil der thermischen Stabilität und Zusammensetzung.

Diese Daten sind in folgender Weise hilfreich:

• Um die Art oder Familie des Elastomers zu bestimmen.
• Zur Identifizierung von Unstimmigkeiten oder Verunreinigungen in der Rezeptur.
• Zur Überprüfung der Einhaltung der BMW-Spezifikationen hinsichtlich Haltbarkeit, Hitzebeständigkeit und Leistungsfähigkeit in Fahrzeuganwendungen (z. B. Motorlagerkomponenten, Dichtungen, Schläuche, Riemen, Schwingungsdämpfer oder hitzeexponierte Dichtungen).
• Unterstützung von Fehleranalysen, Reverse Engineering oder Lieferantenqualifizierung.

Die TGA ist besonders wertvoll, weil sie einen Fingerabdruck des thermischen Verhaltens des Materials liefert und Rückstands- und Extraktionstests für eine genauere Materialklassifizierung ergänzt.

• Die Norm „BMW GS 93011-5 Identifizierung, Bestimmung des Tieftemperatur-Leitwerts mittels Differenzkalorimetrie (DSC)“ verwendet DSC zur Messung von thermischen Übergängen in Elastomeren, insbesondere der Glasübergangstemperatur (Tg) oder anderer Tieftemperatur-Phasenübergänge. Der aus diesem Test ermittelte Tieftemperatur-Leitwert wird für folgende Zwecke verwendet:
• Eine grundlegende Kennzeichnung für einen Typ oder eine Familie von Elastomeren.
• Ein Indikator für Flexibilität und Leistungsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen (entscheidend für Bauteile, die auch in kalten Klimazonen oder bei Minusgraden funktionsfähig bleiben müssen).
• Ein Qualitätskontrollparameter, der verwendet wird, um die Konsistenz der Rezeptur zu überprüfen, ungeeignete Zusammensetzungen zu identifizieren oder die Eignung für bestimmte Fahrzeuganwendungen zu bestätigen.

In der Automobilindustrie verwendete Elastomere (z. B. Dichtungen, O-Ringe, Schläuche, Buchsen, Befestigungselemente, Dichtringe, Luftdichtungsstreifen oder Schwingungsdämpfer) sind häufig extremer Kälte ausgesetzt. In solchen Fällen können Sprödigkeit oder Elastizitätsverlust zu Leckagen, Geräuschen, Vibrationen oder Materialversagen führen. Der DSC-basierte Kälterichtwert hilft den Materialien, die Tieftemperaturanforderungen von BMW zu erfüllen.

• Die Norm „BMW GS 93011-6 Identifizierung, Infrarotspektroskopische Analyse (IR), Pyrolyse-IR“ konzentriert sich auf die Infrarotspektroskopie (IR) mittels Pyrolyse-IR (Pyrolyse-Infrarotspektroskopie). Pyrolyse-IR kombiniert die thermische Zersetzung (Pyrolyse) mit der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR), um die flüchtigen Zersetzungsprodukte (Pyrrolysate) zu analysieren, die von Elastomeren beim Erhitzen in inerter Atmosphäre freigesetzt werden. Dadurch entsteht ein charakteristisches IR-Spektrum (Fingerabdruck) der gasförmigen Zersetzungsprodukte, das Folgendes ermöglicht:
• Genaue Identifizierung des Elastomertyps oder der Elastomerfamilie.
• Identifizierung spezifischer Polymere, Copolymere oder Additive, die einzigartige Absorptionsbanden erzeugen.
• Unterscheidung ähnlicher Materialien, wenn andere Methoden (z. B. TGA oder Aschenrückstand) zu überlappenden Ergebnissen führen.
• Überprüfung der Materialkonsistenz, Erkennung von Verunreinigungen oder Abgleich mit Referenzspektren zur Qualitätssicherung.

Diese Methode eignet sich besonders gut für komplexe oder gefüllte Elastomere, da bei der Pyrolyse die organische Polymermatrix verdampft wird, während anorganische Füllstoffe zurückbleiben, und die IR-Spektroskopie die Molekularstruktur der sich zersetzenden organischen Bestandteile erfasst.

• Die Norm „BMW GS 93011-8 Bestimmung der Eigenschaften, Bestimmung der Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion in Kunststoffen bei Kontakt mit Elastomeren“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Beständigkeit von Kunststoffen gegen Spannungsrisskorrosion (Spannungsrissbeständigkeit oder umweltbedingte Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit) infolge des Kontakts mit Elastomeren. Viele Automobilbauteile kombinieren Elastomere (z. B. Dichtungen, Unterlegscheiben, Schläuche, Buchsen) mit Kunststoffgehäusen, -beschichtungen, -verbindern oder -strukturelementen (z. B. Polyamid, Polypropylen). Aus dem Elastomer migrierende Substanzen (z. B. Weichmacher, Verarbeitungsöle, Antioxidationsmittel oder Quellmittel) können unter mechanischer Belastung, Hitze oder Umwelteinflüssen als Auslöser von Spannungsrisskorrosion im Kunststoff wirken. Dies führt zu:
• Rissbildung.
• Spröde Risse.
• Vorzeitiges Versagen (z. B. Leckagen in Kraftstoffsystemen, elektrische Kurzschlüsse oder strukturelle Schwächen).

Diese Norm gewährleistet die Kompatibilität von Elastomer-Kunststoff-Paaren, indem sie das Potenzial von Elastomeren zur Entstehung von Spannungsrissen in Kunststoffen misst. Sie ist von entscheidender Bedeutung für sicherheitskritische oder langlebige Bauteile in Motorräumen, Innen- und Außenbereichen sowie im Motorraum.

• Die Norm „BMW GS 93011-9 Spezifikation der Eigenschaften, Temperatureinflüsse, Biegespannung unter Kältebedingungen“ befasst sich speziell mit der Spezifikation der Eigenschaften unter dem Einfluss der Temperatur und konzentriert sich auf die Biegespannung unter Kältebedingungen (Tieftemperatur-Biegeversuch, Kaltbiegespannung oder Kaltbiege-/Flexibilitätsbewertung).

Während die Norm GS 93011-5 die intrinsische Glasübergangstemperatur (Tg) bzw. den Kälteleitwert mittels DSC bestimmt, bewertet die Norm GS 93011-9 das praktische mechanische Verhalten des Elastomers unter Kaltbiegebeanspruchung. Sie behandelt folgende Aspekte:

• Flexibilität beim Biegen bei niedrigen Temperaturen und Beständigkeit gegen Rissbildung oder Sprödigkeit.
• Ob das Material auch in kalten Umgebungen elastisch und funktionsfähig bleibt (kein Bruch, keine übermäßige Steifigkeit oder Oberflächenbeschädigung).
• Geeignet für Anwendungen, bei denen Elastomere bei Minustemperaturen einer Biegung oder Dehnung ausgesetzt sind (z. B. Türdichtungen, Luftdichtungsstreifen, Hülsen, Schläuche, Faltenbälge, Schwingungsdämpfer oder Aufhängungsbuchsen in Fahrzeugen, die in winterlichen Klimazonen eingesetzt werden).

Dieser Test verknüpft die thermische Charakterisierung (mittels DSC) mit dem realen Tieftemperaturverhalten und stellt sicher, dass Elastomere bei Kälte nicht spröde werden, reißen oder ihre Dichtungswirkung verlieren. Dies ist entscheidend für NVH (Geräusche, Vibrationen, Rauheit), Langlebigkeit und Leckagevermeidung.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „BMW GS 93011 Elastomere“ an.