DIN 53497 Heißlagerungsprüfung von Formen aus thermoplastischen Formmassen ohne Einwirkung äußerer mechanischer Beanspruchung

Die vom Deutschen Institut für Normung (DIN) herausgegebene Norm „DIN 53497 Prüfung von Kunststoffen - Heißlagerungsprüfung von Formen aus thermoplastischen Formmassen ohne Einwirkung äußerer mechanischer Beanspruchung“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Bewertung der Wärmebeständigkeit und Dimensionsstabilität von Formteilen aus thermoplastischen Werkstoffen unter Hochtemperaturbedingungen ohne äußere mechanische Belastung.

Thermoplastische Formteile weisen häufig innere Spannungen auf, die durch den Spritzgießprozess entstehen (z. B. durch ungleichmäßige Abkühlung, Molekülausrichtung oder Schrumpfung). Bei Wärmeeinwirkung im Gebrauch (z. B. in Fahrzeuginnenräumen, Elektrogeräten, Haushaltsgeräten) können sich diese Spannungen abbauen, was zu Folgendem führt:

• Auswirkungen / Schäden
• Schwindung
• Veränderungen der Form oder Größe
• Oberflächenfehler (Einsenkungen, Spannungsbleichung)

Bei der Heißlagerungsprüfung wird diese Art der thermischen Belastung ohne Spannung simuliert (die Teile werden lose platziert, ohne Kompression oder Belastung), um das Langzeit-Wärmeverhalten und die Verarbeitungsqualität des Materials/Formteils aufzudecken.

Dieser Standard umfasst zwei Hauptverfahren:

• Methode A Feste Lagerzeit, variable Temperatur: Die Proben werden für einen festgelegten Zeitraum (typischerweise von einigen Stunden bis zu mehreren Tagen) bei steigenden Temperaturen gelagert, bis sichtbare Veränderungen auftreten oder ein definierter Grenzwert erreicht ist.
• Methode B: Konstante Temperatur, variable Lagerzeit: Die Proben werden einer konstanten Temperatur ausgesetzt (ausgewählt nach der zu erwartenden Betriebstemperatur oder dem Materialdatenblatt), und die Zeit bis zum Auftreten unzulässiger Veränderungen wird bestimmt.

In der Praxis verwenden viele Prüflaboratorien eine vereinfachte Version mit konstanten Temperaturstufen (z. B. 90 Grad, 100 Grad, 110 Grad, 120 Grad) für einen bestimmten Zeitraum (in der Regel 24 Stunden, 48 Stunden oder länger) und führen dann eine Auswertung durch.

Die grundlegenden Elemente des Testverfahrens sind im Allgemeinen wie folgt:

• Muster: Formgepresste thermoplastische Muster werden gemäß definierten Abmessungen und Konditionierungsanforderungen hergestellt. Typischerweise werden tatsächliche Formteile (keine standardisierten Teststreifen) oder repräsentative Abschnitte verwendet.
• Konditionierung: Die Teile werden entweder im Anlieferungszustand oder nach einer festgelegten Konditionierung geprüft.
• Lagerung: Die Proben werden in einem belüfteten Ofen bei einer bestimmten Temperatur (abhängig von Material und Anwendung) gelagert. Die lose Lagerung erfolgt in einem Umluftofen oder einer ähnlichen, kontrollierten Heizkammer (ohne Stapeldruck, ohne Fixierung). Die Proben verbleiben für eine vorbestimmte Zeit im Ofen, die von wenigen Stunden bis zu mehreren Tagen variieren kann.
• Temperaturen: Typischerweise liegen sie je nach thermoplastischem Kunststoff (z. B. PP, ABS, PC, PA, POM) zwischen 80 und 150 Grad Celsius.
• Abkühlung und Konditionierung: Nach der Expositionszeit werden die Proben unter Standardlaborbedingungen abgekühlt.
• Auswertung: Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur werden die Proben hinsichtlich folgender Aspekte untersucht:
• Sichtprüfung (Verzug, Verformung, Risse, Verfärbungen, Glanzveränderungen)
• Dimensions-/Funktionsmessungen (Einwirkung oder Verformung, Dimensionsänderungen, mögliche Änderungen der mechanischen Eigenschaften)
• Manchmal Vergleich mit Referenzfotos oder Grenzmustern (Risse oder Sprödigkeit, Oberflächenfehler)
• Eine Klassifizierung ist möglich (z. B. bestanden, geringfügige Änderungen akzeptabel, nicht bestanden).

Die Prüfung nach DIN 53497 findet in vielen Branchen Anwendung, in denen thermoplastische Bauteile während der Lagerung oder im Gebrauch thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Typische Anwendungsgebiete dieser Norm sind:

• Automobilindustrie: Instrumententafeln, Clips, Gehäuse, Innenausstattungsteile, Innenraum- und Motorraumkomponenten.
• Elektrotechnik und Elektronik: Elektrische/elektronische Gehäuse, Steckverbinder, Isolierkomponenten.
• Konsumgüter: Gerätegehäuse und Kunststoffgehäuse, Haushaltsgeräte
• Industriekomponenten: Technische Formteile, geformte Struktur- oder Funktionsteile, bei denen die Dimensionsstabilität unter Hitzeeinwirkung von entscheidender Bedeutung ist.
• Qualitätskontrolle während der Material-/Prozessqualifizierung.
• Bearbeitung von Beschwerden im Zusammenhang mit Stromschlägen.

Dieser Test hilft Ingenieuren sicherzustellen, dass Materialien bei längerer Hitzeeinwirkung weder ihre Form noch ihre Festigkeit verlieren.

Dieser Standard hat kein direktes internationales Äquivalent, ist aber konzeptionell ähnlich zu Teilen des ISO 188-Standards oder verschiedenen Spezifikationen von Automobilherstellern (z. B. VW PV 1303, BMW AA-005).

Dieser Standard wird häufig in Verbindung mit anderen wärmeabhängigen Prüfverfahren wie der Vicat-Erweichungstemperatur, der Wärmeformbeständigkeitstemperatur und dem Kugeldruckversuch angewendet. Diese ergänzenden Prüfverfahren ermöglichen ein umfassenderes Verständnis des mechanischen, thermischen und strukturellen Verhaltens von Polymerwerkstoffen.

Kurz gesagt, die DIN 53497 beinhaltet ein Prüfverfahren zur Beurteilung des Verhaltens thermoplastischer Formen bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen. Mit diesem Verfahren lässt sich ermitteln, wie thermoplastische Bauteile auf Wärmealterung oder Lagerung unter warmen Bedingungen reagieren. Dies kann ihre mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität und Gesamtleistung beeinträchtigen. Besonders wichtig ist dies für Kunststoffe, die in Umgebungen eingesetzt werden, in denen Bauteile über längere Zeiträume Hitze ausgesetzt sein können, wie beispielsweise in Fahrzeuginnenräumen, elektrischen Gehäusen und Industrieanlagen.

Hauptzweck der DIN 53497 ist die Simulation langfristiger thermischer Belastung und die Bewertung der Veränderungen thermoplastischer Werkstoffe unter diesen Bedingungen. Dieser Test hilft bei der Bestimmung von:

• Beständigkeit thermoplastischer Formen gegenüber thermischer Alterung.
• Dimensionsstabilität nach längerer Hitzeeinwirkung.
• Mögliche Verformung oder Verwindung
• Veränderungen der mechanischen oder physikalischen Eigenschaften

Mit diesem Test überprüfen die Hersteller, ob die geformten Kunststoffteile ihre Funktionalität und strukturelle Integrität auch bei Lagerung oder Verwendung bei hohen Temperaturen beibehalten.

Thermoplaste können bei längerer Hitzeeinwirkung weich werden, sich verformen oder ihre Eigenschaften verlieren. Die Norm DIN 53497 bietet ein standardisiertes Verfahren zur Beurteilung dieser Risiken. Mithilfe dieses Tests können Hersteller:

• Wir können die Hitzebeständigkeit verschiedener Materialien vergleichen.
• Wir können die Einhaltung der Produktspezifikationen überprüfen.
• Es kann die Langzeitzuverlässigkeit abschätzen.
• Es kann die Qualitätskontrolle und die Materialauswahl unterstützen.

Zusammenfassend definiert die DIN 53497 einen Heißlagerungsalterungstest, der die Beständigkeit thermoplastischer Formen gegenüber längerer Einwirkung hoher Temperaturen bewertet. Das Verfahren findet breite Anwendung in der Materialqualifizierung, Produktentwicklung und Qualitätssicherung und unterstützt Hersteller dabei, die langfristige Zuverlässigkeit thermoplastischer Bauteile in wärmebelasteten Umgebungen zu gewährleisten.

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 auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm DIN 53497 an.