ASTM D792 Standardprüfverfahren für Dichte und spezifisches Gewicht (relative Dichte) von Kunststoffen durch Verdrängung

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Standard „ASTM D792 Standard Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement“ beschreibt Testmethoden zur Bestimmung der spezifischen Dichte (relative Dichte) und Dichte von festen Kunststoffen in Formen wie Platten, Stäben, Rohren oder Formprodukten:

• Mit der Prüfmethode A werden feste Kunststoffe in Wasser geprüft.
• Prüfverfahren B dient der Prüfung von festen Kunststoffen in anderen Flüssigkeiten als Wasser.

Das spezifische Gewicht oder die Dichte eines Feststoffs ist eine leicht messbare Eigenschaft, um ein Material zu identifizieren, physikalische Veränderungen in einer Probe zu verfolgen, den Grad der Gleichmäßigkeit zwischen verschiedenen Probeeinheiten oder Proben anzugeben oder die durchschnittliche Dichte eines großen Produkts anzugeben.

Schwankungen in der Dichte eines einzelnen Materials können auf lokale Unterschiede in der Kristallinität, Weichmacherverlust, Lösungsmittelabsorption oder andere Ursachen zurückzuführen sein. Es ist möglich, dass Abschnitte einer Probe aufgrund von Unterschieden in der Kristallinität, der thermischen Vorgeschichte, der Porosität und der Zusammensetzung (Arten oder Anteile von Harz, Weichmacher, Pigment oder Füllstoff) in der Dichte variieren.

Nützlich zum Berechnen der Dichte, des Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses und des Kosten-Gewichts-Verhältnisses.

Die Prüfprobe muss ein einzelnes Stück Material mit für die Prüfvorrichtung geeigneter Größe und Form sein, mit einem Volumen von mindestens 1 cm3 und glatten Oberflächen und Kanten. Die Probendicke muss mindestens 1 mm pro 1 g Gewicht betragen. Proben mit einem Gewicht von 1 bis 5 g haben sich als geeignet erwiesen, aber auch Proben mit einem Gewicht von bis zu ca. 50 g sind akzeptabel. Spezifikationen für bestimmte Kunststoffe erfordern spezielle Methoden zur Probenvorbereitung und sollten gegebenenfalls konsultiert werden. Beim Schneiden der Proben ist darauf zu achten, dass sich die Dichte durch Druckspannungen oder Reibungswärme nicht ändert. Die Probe muss frei von Öl, Fett und anderen Fremdstoffen sein.

Bei diesem Test wird die Masse einer festen Kunststoffprobe in Luft ermittelt. Anschließend wird sie in eine Flüssigkeit getaucht, ihre scheinbare Masse während des Eintauchens bestimmt und ihr spezifisches Gewicht (relative Dichte) berechnet.

Die zur Bestimmung der relativen Dichte verwendeten Probeneinheiten sollten repräsentativ für die Produktmenge sein, für die Daten benötigt werden. Ist bekannt oder vermutet, dass die Probe aus zwei oder mehr Schichten oder Abschnitten, fertigen Teilen oder vollständiger Erosion mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten besteht, bevor sie gemäß Verfahren A der ASTM D618 geprüft wird, ist dies einzuhalten, sofern im Vertrag oder den relevanten Materialspezifikationen nichts anderes festgelegt ist. Bei Unstimmigkeiten betragen die Toleranzen plus/minus 1 Grad Celsius und plus/minus 5 Prozent relative Luftfeuchtigkeit.

Sofern in dieser Norm oder in vertraglichen oder relevanten Materialspezifikationen nichts anderes festgelegt ist, werden die Prüfungen in einer Standardlaborumgebung bei 23 °C ± 2 °C und 50 % ± 10 % relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Bei Abweichungen betragen die Toleranzen ± 1 °C und ± 5 % relative Luftfeuchtigkeit.

Kurz gesagt beschreibt diese Norm Prüfverfahren zur Bestimmung der Dichte und des spezifischen Gewichts von festen Kunststoffen und wird häufig in der Qualitätskontrolle, Materialidentifizierung und beim Materialvergleich verwendet.

Im Rahmen dieser Norm ist die Dichte die Masse pro Volumeneinheit, während das spezifische Gewicht (relative Dichte) das Verhältnis der Dichte des Kunststoffs zur Dichte von Wasser bei einer bestimmten Temperatur ist.

ASTM D792 bietet eine zuverlässige, standardisierte Methode zur Bestimmung der Dichte und des spezifischen Gewichts von Kunststoffen, kritischen Materialeigenschaften, und findet daher breite Anwendung. Diese Norm wird aus folgenden Gründen als wichtig erachtet:

• Materialidentifikation: Verschiedene Kunststoffarten (z. B. HDPE, PP, ABS) sehen oft ähnlich aus. Die Dichtemessung hilft, die Art oder Qualität des Kunststoffs genau zu identifizieren oder zu überprüfen.
• Qualitätskontrolle: Hersteller verwenden diesen Standard, um sicherzustellen, dass die Dichte eines Produkts innerhalb der festgelegten Grenzen liegt. Er erkennt Chargenabweichungen, Verunreinigungen oder Formulierungsfehler (z. B. falsches Füllstoff- oder Harzverhältnis).
• Leistungskonsistenz: Die Dichte beeinflusst mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Härte und thermisches Verhalten. Dieser Standard stellt sicher, dass Materialien in Anwendungen wie Autoteilen, medizinischen Geräten und Verpackungen eine gleichbleibende Leistung erbringen.
• Prozessoptimierung: Beim Spritzgießen oder Extrudieren beeinflusst die Dichte den Materialfluss und das Abkühlverhalten. Dieser Standard hilft bei der Anpassung der Prozessparameter, um die Dimensionsstabilität des Produkts zu gewährleisten.
• Vergleich von gefüllten und ungefüllten Kunststoffen: Die Zugabe von Füllstoffen wie Glasfasern oder Talkum erhöht die Dichte. Diese Norm erkennt diese Veränderungen und ermöglicht so eine bessere Kontrolle der Verbundformulierungen.
• Konformität und Spezifikation: Erforderlich für zahlreiche Industrienormen, Erstausrüster und Materialdatenblätter. Dieser Standard trägt zur Erfüllung gesetzlicher und kundenseitiger Dokumentationsanforderungen bei.

Unter Verdrängungskunststoffen versteht man eine Methode zur Messung der Dichte oder des spezifischen Gewichts von Kunststoffen. Dabei wird ermittelt, wie viel Flüssigkeit (meist Wasser) sie beim Eintauchen in Wasser verdrängen. Diese Technik wird in ASTM D792 verwendet und basiert auf dem Archimedischen Prinzip: Ein in eine Flüssigkeit eingetauchter Gegenstand verdrängt ein Flüssigkeitsvolumen, das seinem eigenen Volumen entspricht.

Zusammenfassend ist der ASTM D792-Standard wichtig, um die Identität, Qualität und Konsistenz von Kunststoffmaterialien bei der Herstellung und Produktentwicklung sicherzustellen.

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