DIN 53435 Prüfung von Kunststoffen - Biegeversuch und Schlagversuch an Dynastat-Prüfkörpern

Die vom Deutschen Institut für Normung (DIN) herausgegebene Norm „DIN 53435 Prüfung von Kunststoffen - Biegeprüfung und Schlagprüfung an Dynstat-Prüfkörpern“ beschreibt zwei verschiedene Prüfverfahren: die dynamische Schlagbiegeprüfung und die (semi)statische Biegeprüfung sowie die in diesen Prüfungen verwendeten Dynstat-Prüfkörper und Dynstat-Geräte.

Der in dieser Norm beschriebene Schlagbiegeversuch dient zur Untersuchung des Verhaltens von Dynstat-Prüfkörpern unter spezifischen Schlagprüfbedingungen und zur Bestimmung der Sprödigkeit oder Zähigkeit von Kunststoffen innerhalb der durch die Prüfbedingungen definierten Grenzen. Das Verfahren ermöglicht zudem die Gewinnung von Vergleichsdaten für ähnliche Werkstoffe.

Der in dieser Norm beschriebene Biegeversuch dient zur Untersuchung des Verhaltens von Dynstat-Prüfkörpern unter spezifischen Vierpunkt-Biegebedingungen und zur Bestimmung der Festigkeit oder Zähigkeit von Kunststoffen unter quasistatischen Prüfbedingungen innerhalb der durch die Prüfbedingungen definierten Grenzen. Das Verfahren ermöglicht zudem die Gewinnung von Vergleichsdaten für ähnliche Werkstoffe.

Beide Prüfverfahren dienen primär der Qualitätskontrolle und dem Vergleich verschiedener Kunststoffarten. Beim Vergleich der Testergebnisse ist darauf zu achten, dass die Abmessungen und der Zustand der Prüfkörper sowie die Testbedingungen identisch sind.

Die DIN 53435 enthält Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen unter Biege- und Schlagbelastung mithilfe kleiner Dynstat-Prüfkörper. Diese Verfahren eignen sich zur Qualitätskontrolle, zum Materialvergleich und zur Beurteilung der Zähigkeit oder Sprödigkeit von Kunststoffen, insbesondere bei begrenzten Materialmengen (aufgrund der geringen Probengröße).

Die Probenabmessungen sind klein (typischerweise etwa 10 mm x 4 mm x 15 mm), wodurch sich das Verfahren für die Prüfung dünner Profile, Prototypen oder Materialien mit begrenzten Mengen eignet. Der Test verwendet ein Dynstat-Gerät (ein spezielles Pendelgerät für schwache Stoß- und Biegeversuche). Die Ergebnisse helfen, das Verhältnis zwischen Sprödigkeit und Zähigkeit unter gegebenen Bedingungen (wie Temperatur und Vorhandensein von Kerben) zu bewerten. Es dient primär der Qualitätskontrolle und dem Vergleich von Bauteilen und weniger der Ermittlung absoluter Auslegungswerte.

Die Norm DIN 53435 ist zwar weiterhin in Gebrauch, viele moderne Prüfverfahren orientieren sich jedoch an kompatiblen internationalen Normen. Insbesondere:

• Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy (Normen ISO 179-1 und ISO 179-2)
• Izod-Schlagprüfung (ISO 180-Norm)
• Allgemeine Biegeeigenschaften (ISO 178-Norm)

Durch die jüngsten Überarbeitungen wurde die Norm DIN 53435 stärker an diese ISO-Normen angeglichen, was einen besseren Vergleich der Ergebnisse ermöglicht.

Dieser Standard wird üblicherweise in folgenden Bereichen verwendet:

• Kunststoffverarbeitung und Verbundwerkstoffindustrie
• Qualifizierung von Automobil- und Elektrokomponenten
• Datenblätter der Materiallieferanten (insbesondere für starre und halbstarre Thermoplaste und Duroplaste)
• Untersuchung und Fehleranalyse von kleinen Kunststoffteilen.

Kurz gesagt, bietet die DIN 53435 eine kompakte und vielseitige Methode zur Charakterisierung von Biege- und Schlagfestigkeit von Kunststoffen mithilfe des klassischen Dynstat-Systems. Obwohl sie international teilweise durch ISO-Methoden ersetzt wurde, gewährleistet die neueste Revision ihre Gültigkeit für bestimmte Anwendungen, die Kontinuität bestehender Daten und Situationen, die kleine Prüfkörper erfordern.

Typische Anforderungen an die Probe sind:

• Form: Rechteckig oder kubisch.
• Typische Abmessungen: Üblicherweise etwa 50 mm x 50 mm x 50 mm (abhängig von der Materialstärke).
• Schneidemethode: Die Proben müssen sauber geschnitten werden, um eine Beschädigung der Zellstruktur zu vermeiden.
• Wichtigste Merkmale der Probe:
• Die Zellen dürfen bei der Präparation nicht zerdrückt werden.
• Die Oberflächen müssen parallel und eben sein.
• Die Testrichtung kann parallel oder senkrecht zur Schaumaufstiegsrichtung verlaufen.

Für die Tests wird folgende Ausrüstung benötigt:

• Universelle Prüfmaschine, die für Druckbelastungen geeignet ist.
• Parallele Druckplatten
• Kraftmesssystem
• Verformungs- oder Verschiebungsmessgerät

Um die Wiederholbarkeit zu gewährleisten, muss die Prüfmaschine die Last mit kontrollierter und konstanter Geschwindigkeit aufbringen.

Im Allgemeinen umfasst die Testmethode folgende Schritte:

• Konditionierung: Die Proben werden in einer Standardatmosphäre konditioniert (typischerweise 23 Grad Celsius und 50 Prozent relative Luftfeuchtigkeit).
• Probenplatzierung: Um eine gleichmäßige Lastverteilung zu gewährleisten, wird die Testprobe mittig zwischen den Druckplatten platziert.
• Kompressionsbelastung: Die Probe wird mit einer konstanten Geschwindigkeit komprimiert, typischerweise mit einer Dehnung von etwa 10 Prozent pro Minute oder einer anderen festgelegten Geschwindigkeit.
• Datenprotokollierung: Kraft und Verformung werden während des Tests kontinuierlich aufgezeichnet.
• Testende: Der Test wird in folgenden Situationen abgebrochen:
• Wenn die Probe einen bestimmten Dehnungsgrad erreicht (z. B. 10 Prozent Verformung).
• Wenn es zu einem strukturellen Einsturz oder Versagen kommt.

DIN 53435 gibt im Allgemeinen folgende wichtige Parameter an:

• Druckfestigkeit: Die maximale Druckspannung, die ein Material aushalten kann, bevor es zu einem definierten Versagen oder einer Verformung kommt.
• Druckspannung bei einer bestimmten Dehnung: Gemessen bei einer Dehnung von 10 Prozent, ein typischer Wert, der häufig für Schaumstoffvergleiche verwendet wird.
• Kompressionsmodul: Die Steigung der Spannungs-Dehnungs-Kurve im elastischen Bereich stellt die Steifigkeit dar.
• Verformungsverhalten: Die Form der Spannungs-Dehnungs-Kurve zeigt, wie die Zellstruktur unter Belastung zusammenbricht.

Die Prüfung nach DIN 53435 findet breite Anwendung in Branchen, in denen Hartschaumstoffe Belastungen standhalten müssen. Typische Anwendungsgebiete sind:

• Gebäude:
• Dachisolierungsplatten
• Wanddämmplatten
• Strukturelle Sandwichpaneele
• Automobil:
• Energieabsorbierende Schaumstoffkomponenten
• Innenliegende Strukturschaumteile
• Verpackung:
• Schutzverpackungsschaumstoffe
• Polstermaterialien für schwere Produkte.

Prüfungen nach der Norm DIN 53435 helfen Ingenieuren in folgenden Bereichen:

• Vergleich verschiedener Schaumformulierungen.
• Um eine gleichbleibende Produktqualität zu gewährleisten.
• Zur Bestimmung der Eignung für Anwendungen im Bereich der Güterabfertigung.
• Optimierung der Zelldichte und Zellstruktur

Starre Schäume weisen ein charakteristisches dreistufiges Kompressionsverhalten auf:

• Elastischer Bereich: Anfängliche lineare Verformung.
• Plateau-Region: Biegung und Zusammenbruch der Zellwand.
• Kondensation: Die Zellen kollabieren vollständig und die Spannung steigt rapide an.

Das Verständnis dieses Verhaltens ist entscheidend für die Entwicklung von Materialien, die in Dämm- und Konstruktionsanwendungen eingesetzt werden.

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 53435 an.