DIN 53423 Prüfung von starren zellularen Werkstoffen - Biegeversuch

DIN 53423 Prüfung von starren zellularen Werkstoffen - Biegeversuch

Die vom Deutschen Institut für Normung (DIN) herausgegebene Norm „DIN 53423 Prüfung von starren Zellwerkstoffen – Biegeprüfung“ beschreibt die Durchführung von Biegeprüfungen an starren Zellwerkstoffen wie Hartschaumstoffen. Diese Norm wird häufig in Materialdatenblättern zitiert, insbesondere für Polyurethan- (PU-), Polymethacrylamid- (PMI-) und Melaminschäume sowie ähnliche Hartschaumprodukte, die in der Dämmung, im Bauwesen, in der Luft- und Raumfahrt, bei Modellbauplatten und als Verbundwerkstoffkernmaterialien eingesetzt werden.

DIN 53423 Prüfung von starren zellularen Werkstoffen - Biegeversuch

Ältere Prüfverfahren für Hartschaum basierten im Allgemeinen auf dieser DIN-Normenreihe, beispielsweise DIN 53421 für Druckfestigkeit und DIN 53423 für Biegefestigkeit. Heutzutage orientieren sich die meisten internationalen Prüfverfahren an kompatiblen internationalen Normen wie beispielsweise:

  • EN ISO 1209 Starre zellulare Kunststoffe - Bestimmung der Biegeeigenschaften
  • ISO 178 Kunststoffe - Bestimmung der Biegeeigenschaften (Diese Norm wurde in einigen Anwendungsbereichen für Schäume angepasst)
  • ASTM D790 Standardprüfverfahren für die Biegeeigenschaften von unverstärkten und verstärkten Kunststoffen und elektrischen Isoliermaterialien.

Viele Materialhersteller führen in älteren technischen Datenblättern immer noch DIN 53423-Normwerte auf, sei es zum historischen Vergleich oder weil ältere Zertifikate/Produkte darauf verweisen.

Gemäß der Norm DIN 53423 werden Biegeversuche durchgeführt, um das Verhalten von Hartschaumproben unter Drei- oder Vierpunktbiegung bis zum Bruch oder einer definierten Verformung zu ermitteln. Die üblicherweise erfassten grundlegenden Kennwerte sind:

  • Biegefestigkeit: Wird üblicherweise in N/mm2 oder MPa angegeben (Spannung beim Bruch oder bei einer bestimmten Durchbiegung).
  • Biegemodul: Steifigkeit bei Biegung, in N/mm².

Ein typischer Testaufbau sieht wie folgt aus:

  • Rechteckige, stabförmige Proben (Abmessungen typischerweise 20 x 20 x 120 mm oder ähnlich)
  • Dreipunktbiegung mit vorgegebener Stützweite und Belastungsgeschwindigkeit.
  • Messung bis zum Bruch oder bis zu einer bestimmten Dehnung.

Hartschaumstoffe weisen je nach Dichte und Art eine große Bandbreite auf:

  • Montage-/Expansionsschäume aus Polyurethan mit niedriger Dichte: Biegefestigkeit ca. 0,7-7 N/cm2.
  • Hochdichte, starre PU-Schäume: Biegefestigkeit ca. 20-34 N/mm2.
  • PMI-Strukturschäume: Deutlich höhere Werte, typischerweise im Vergleich zu den Normen DIN 53423, ISO 1209 und ASTM D790.
  • Schaumstoffplatten: Typische Qualitäten für Ausstellungs- und Modellbauzwecke weisen eine Biegefestigkeit von ca. 2-4 N/mm² auf.

Diese Werte finden sich häufig in technischen Datenblättern für Dämmschäume, Sandwichpaneelkerne, Türrahmenschäume und Verbundwerkstoffe.

Bis vor Kurzem bildete die Normenreihe DIN 5342x das Rückgrat vieler europäischer Verfahren zur Schaumstoffcharakterisierung. Auch nach ihrer Rücknahme dient sie weiterhin als anerkannter Bezugspunkt beim Vergleich historischer Materialeigenschaften oder beim Lesen alter Zertifikate und Patente.

Wenn heute Prüfungen an starren Zellkunststoffen erforderlich sind, werden folgende Normen angewendet:

  • ISO 1209 oder EN ISO 1209 Normen für die direkten Biegeeigenschaften von Hartschaumstoffen.
  • Probenvorbereitung, Testgeschwindigkeit und Berechnungsmethoden sind sehr ähnlich.

Kurz gesagt, die DIN 53423 bietet ein Verfahren zur Bestimmung des Biegeverhaltens von starren Zellwerkstoffen wie Hartschaumstoffen. Da die DIN 53423 jedoch mittlerweile veraltet ist, werden internationale Normen wie ISO 1209-1 und ISO 1209-2 als moderne Alternativen vorgeschlagen.

Die DIN 53423 dient primär der Bewertung der Biegefestigkeit von zellularen Werkstoffen. Durch gezielte Krafteinwirkung auf eine Probe wird ermittelt, welche Belastung der Werkstoff aushält, bevor er sich verformt oder bricht.

Diese Informationen helfen Herstellern und Forschern in folgenden Bereichen:

  • Bewertung der strukturellen Integrität von Hartschaumstoffen.
  • Vergleich verschiedener Schaumrezepturen oder Dichten
  • Bewertung der Qualitätskonstanz in der Produktion.
  • Zur Bestimmung der Eignung für tragende oder isolierende Anwendungen.

Zu den typischen getesteten Materialien gehören:

  • Harte Polyurethanschäume (PUR/PIR)
  • Polystyrolschäume (EPS, XPS)
  • Phenolschäume
  • Andere starre Zellkunststoffe, die in Isolierungen oder Sandwichkonstruktionen verwendet werden.

Die DIN 53423 verwendet eine Dreipunkt-Biegekonfiguration. Das Grundprinzip ist wie folgt:

  • Eine rechteckige Testprobe wird an zwei Punkten (Auflagern) gehalten.
  • Im Zentrum der Probe wird eine Ladung angelegt.
  • Die Kraft bewirkt, dass sich die Probe verbiegt.

Die aufgebrachte Last und die daraus resultierende Verformung werden aufgezeichnet, bis eine definierte Durchbiegung oder ein Bruch auftritt. Dieses Verfahren ermöglicht die Bestimmung des Biegeverhaltens eines Materials unter Biegebeanspruchung, was insbesondere für starre Zellwerkstoffe von entscheidender Bedeutung ist, die in realen Anwendungen häufig Biegebelastungen ausgesetzt sind.

Für den Test werden üblicherweise folgende Unterlagen benötigt:

  • Universalprüfmaschine (UTM) mit kontrollierter Belastung
  • Dreipunkt-Biegevorrichtung mit zwei Stützen und einer zentralen Belastungsnase.
  • Abweichungsmesssystem zur Aufzeichnung von Verschiebungen.
  • Datenerfassungssystem zur Erfassung von Last-Verformungs-Kurven.

Die Last wird schrittweise und mit konstanter Geschwindigkeit aufgebracht, während die Reaktion der Probe überwacht wird.

Die im Test verwendeten Proben weisen typischerweise folgende Eigenschaften auf:

  • Rechteckige Form
  • Definierte Länge, Breite und Dicke
  • Die glatte Zellstruktur blieb beim Schneiden unbeschädigt.

Eine ordnungsgemäße Konditionierung der Proben (Temperatur und Luftfeuchtigkeit) vor der Prüfung ist in der Regel notwendig, um reproduzierbare Ergebnisse zu gewährleisten.

Ein vereinfachtes Testverfahren umfasst Folgendes:

  • Probenvorbereitung: Die Proben werden auf die vorgegebenen Abmessungen zugeschnitten. Sie werden unter kontrollierten Laborbedingungen konditioniert.
  • Probenmontage: Die Probe wird zwischen die beiden Stützen der Biegevorrichtung gelegt.
  • Belastung: Die Kraft wird mit konstanter Traversengeschwindigkeit auf die Mitte der Probe ausgeübt.
  • Messung: Last und Durchbiegung werden während des Tests aufgezeichnet.
  • Bruch oder Zielabweichung: Die Prüfung wird fortgesetzt, bis die Probe bricht oder eine definierte Verformung erreicht.

Der Biegeversuch ermöglicht die Bestimmung der folgenden Parameter:

  • Biegebelastung im Moment des Bruchs
  • Last bei der vorgegebenen Abweichung
  • Last-Verformungs-Kurve
  • Relative Biegesteifigkeit

Diese Werte helfen, das mechanische Verhalten von starren zellulären Kunststoffen zu charakterisieren, insbesondere bei Anwendungen, bei denen Biegespannungen auftreten.

Die Norm DIN 53423 ist nicht mehr gültig und wurde weitgehend durch die folgenden internationalen Normen ersetzt:

  • ISO 1209-1 Grundlegender Biegeversuch für starre zelluläre Kunststoffe.
  • ISO 1209-2 Bestimmung der Biegefestigkeit und des Elastizitätsmoduls.

Diese Normen bieten umfassendere Methoden, einschließlich der Berechnung der Biegefestigkeit und des Elastizitätsmoduls mithilfe eines Dreipunkt-Biegesystems.

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 53423 an.

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