Der von General Motors Worldwide (GMW) entwickelte Standard „GMW 14357 Resistance of Cellular and Similar Materials to Moisture Aging“ ist besonders wichtig für zelluläre Werkstoffe wie beispielsweise Automobilschäume, bei denen eine längere Einwirkung von Feuchtigkeit und hohen Temperaturen zu Veränderungen ihrer physikalischen Eigenschaften führen kann.
Das Hauptziel dieser Norm ist die Bestimmung der Beständigkeit zellulärer Materialien gegenüber Feuchtigkeitsalterung. Das Verfahren nutzt Hochtemperatur-Wasserdampf, um Abbauprozesse zu beschleunigen, die natürlicherweise über einen viel längeren Zeitraum ablaufen würden. Die wichtigsten Mechanismen sind:
Das Material wird vor und nach der Exposition untersucht, um Veränderungen zu messen, die durch die Feuchtigkeit und die Alterungsumgebung hervorgerufen werden.
Die Norm GMW 14357 ist für zellulare und verwandte Werkstoffe konzipiert. Im Automobilbereich umfasst dies verschiedene Arten von flexiblen oder halbflexiblen Schäumen. Typische Anwendungsgebiete sind beispielsweise:
Daher eignet sich die Methode besonders gut zur Bewertung von Werkstoffen, von denen erwartet wird, dass sie ihre mechanischen Eigenschaften während der gesamten Nutzungsdauer des Fahrzeugs beibehalten.
Das Grundprinzip des Tests ist relativ einfach. Zunächst wird eine Probe in ihrem Ausgangszustand charakterisiert. Anschließend wird sie einer kontrollierten Feuchtigkeitsalterung mit hoher Temperatur und Wasserdampf ausgesetzt. Nach der Alterung wird die Probe konditioniert und die relevanten physikalischen Eigenschaften erneut gemessen. Die Ergebnisse werden verglichen. Der Prozess verläuft im Allgemeinen wie folgt: Ausgangseigenschaften – Feuchtigkeitsalterung – Endeigenschaften – Eigenschaftsänderung. Mit diesem Ansatz lässt sich feststellen, ob die Einwirkung zu einer unzulässigen Verschlechterung geführt hat. Diese Methode wird als Feuchtigkeitsalterungs-/Autoklaventest bei Temperaturen über 100 °C beschrieben und verdeutlicht den beschleunigten Charakter der Einwirkung.
Feuchtigkeit, insbesondere in Verbindung mit hohen Temperaturen, kann eine erhebliche Ursache für Materialzersetzung sein. Bei polymeren Zellwerkstoffen können Feuchtigkeit und Wärme Folgendes bewirken:
Folglich ist es möglich, dass ein Schaumstoff, der im Neuzustand zufriedenstellend funktioniert, nach längerer Einwirkung von Umwelteinflüssen nicht mehr geeignet ist.
Eine der wichtigsten Eigenschaften der Norm GMW 14357 ist, dass die Alterung nicht nur durch visuelle Beobachtung der Probe, sondern durch Messungen der physikalischen Eigenschaften vor und nach der Alterung beurteilt wird.
Je nach Materialspezifikation und Anwendung können interessante Eigenschaften beispielsweise folgende sein:
Präzise Akzeptanzkriterien werden in der Regel anhand der jeweiligen Material- oder Bauteilspezifikation festgelegt, anstatt die Umwelteinwirkung allein als universelles Kriterium für Bestanden/Nicht bestanden zu betrachten. Beispielsweise führt das Akkreditierungsdokument eines Automobillabors die Norm GMW 14357 unter den Methoden zur Bestimmung der Feuchtigkeitsalterung von Urethanschaum auf und verknüpft sie mit der Bewertung der Druckfestigkeitsdurchbiegung nach Nassalterung.
Im Allgemeinen umfasst diese Testmethode folgende Schritte:
Die genauen Abmessungen der Probe, die Expositionsbedingungen, die Dauer, die Konditionierungsanforderungen und die charakteristischen Messungen sind in der Norm GMW 14357 festgelegt.
Die Norm GMW 14357 ist besonders wichtig für Polyurethan- und andere Zellschäume im Automobilbereich. Schäume werden häufig im Fahrzeuginnenraum eingesetzt, insbesondere für Sitze und Polster. Ihre Leistungsfähigkeit hängt maßgeblich von ihrer Zellstruktur und Polymerchemie ab. Ein Schaumstoff kann anfänglich hervorragende Eigenschaften aufweisen:
Längere Einwirkung von Hitze und Feuchtigkeit kann diese Eigenschaften jedoch verändern. Daher bietet die Feuchtigkeitsalterung eine beschleunigte Methode zur Identifizierung von Materialien, die während der Fahrzeugwartung unzulässige Schäden erleiden könnten.
Die Norm GMW 14357 sollte nicht mit gewöhnlichen Wärmealterungstests verwechselt werden:
Diese Unterscheidung ist wichtig, da Temperatur allein nicht die gleichen Abbauprozesse hervorruft wie Temperatur in Kombination mit Wasserdampf.
Für Lieferanten von Automobil-Schaumstoffen oder anderen zellularen Werkstoffen ist die Norm GMW 14357 von Bedeutung, da sie eine standardisierte Methode zur Bewertung der Umweltbeständigkeit bietet. Diese Norm unterstützt Hersteller in folgenden Bereichen:
Daher könnte der Test Teil eines umfassenderen Programms zur Materialvalidierung und Haltbarkeitsprüfung sein.
Die Norm GMW 14357 ist unerlässlich, da Automobilwerkstoffe nicht nur im Neuzustand, sondern auch nach Einwirkung extremer Umweltbedingungen ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen müssen. Bei zellularen Werkstoffen kann die Kombination aus Feuchtigkeit und hohen Temperaturen den chemischen und physikalischen Abbau beschleunigen, der andernfalls Jahre dauern würde. Konkret zeigt diese Norm, ob der zellulare Werkstoff seine erforderlichen physikalischen Eigenschaften nach längerer Einwirkung von Hitze und Feuchtigkeit beibehält. Daher ist die Norm GMW 14357 ein entscheidender Dauerhaftigkeitstest für Automobilschäume und verwandte zellulare Werkstoffe.
Kurz gesagt, handelt es sich bei der Norm GMW 14357 um einen beschleunigten Umweltbeständigkeitstest, der aufzeigen soll, wie zelluläre Automobilwerkstoffe heißen und feuchten Bedingungen standhalten und ob sich ihre physikalischen Eigenschaften nach der Alterung verschlechtern.
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