EN ISO 2440 Flexible und starre zelluläre Polymerwerkstoffe – Beschleunigte Alterungsprüfungen

Die Norm EN ISO 2440 „Flexible und starre zelluläre Polymerwerkstoffe – Beschleunigte Alterungsprüfungen“, ursprünglich eine europäische Norm und später von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) veröffentlicht, beschreibt Laborverfahren zur Nachahmung der Auswirkungen natürlicher Reaktionen wie Oxidation oder Hydrolyse durch Feuchtigkeit auf flexible und starre zelluläre Polymerwerkstoffe. Die relevanten physikalischen Eigenschaften werden vor und nach Anwendung der spezifizierten Verfahren gemessen.

Die Testbedingungen gelten ausschließlich für offenzelligen Latex, offenzellige und geschlossenzellige Polyurethanschäume sowie geschlossenzellige Polyolefinschäume. Bedingungen für weitere Materialien werden bei Bedarf ergänzt. Der Einfluss von Alterungsverfahren auf alle physikalischen Eigenschaften des Materials kann untersucht werden; üblicherweise werden jedoch Dehnung und Zugfestigkeit sowie Druck- und Eindrucksteifigkeit geprüft. Diese Prüfungen stehen nicht zwangsläufig in Zusammenhang mit Alterungserscheinungen durch Gebrauch oder Lichteinwirkung.

Die in dieser Norm beschriebenen Alterungsbedingungen können bei Bedarf auf Verbundstrukturen angewendet werden, die einen der oben genannten Zellmaterialtypen enthalten. Dies kann die Untersuchung potenzieller Wechselwirkungen zwischen Zellmaterialien und anderen Substraten erleichtern. Verbundstrukturen können in Form von Fertigteilen vorliegen.

Anzahl, Größe und Form der Prüfkörper müssen der zu untersuchenden Eigenschaft entsprechen. Vor der Alterung müssen sie gemäß den im jeweiligen Test verwendeten Abmessungen vorbereitet werden.

Das Material darf nicht innerhalb von 72 Stunden nach der Herstellung geprüft werden, es sei denn, es kann nachgewiesen werden, dass das durchschnittliche Ergebnis innerhalb von 16 oder 48 Stunden nach der Herstellung um nicht mehr als ± 10 Prozent von den nach 72 Stunden erzielten Ergebnissen abweicht. Werden die oben genannten Kriterien innerhalb der angegebenen Frist erfüllt, ist eine Prüfung innerhalb von 16 oder 48 Stunden zulässig.

Vor der Prüfung müssen die Prüfkörper mindestens 16 Stunden lang in einer der folgenden, in ISO 23529 spezifizierten Atmosphären konditioniert werden, ohne dass es zu Verformungen oder Beeinträchtigungen kommt:

• Temperatur: 23 Grad plus/minus 2 Grad, relative Luftfeuchtigkeit: 50 Prozent plus/minus 5 Prozent.
• Temperatur: 27 Grad plus/minus 2 Grad, relative Luftfeuchtigkeit: 65 Prozent plus/minus 5 Prozent.

Dieser Zeitraum könnte den letzten Teil der Nachbearbeitungsphase darstellen.

Als Referenzwert wird empfohlen, den Test mindestens 7 Tage nach der Herstellung des Zellmaterials durchzuführen.

Das Material sollte rasch Alterungsbedingungen ausgesetzt werden. Falls es sich bei dem durchzuführenden Test um einen zerstörenden Test handelt, wie beispielsweise die Prüfung der Zugeigenschaften, wird empfohlen, sowohl das Referenzmaterial als auch das gealterte Material gleichzeitig zu prüfen, d. h. nachdem das gealterte Material den Alterungsbedingungen ausgesetzt wurde.

Die Alterungsbedingungen sollten aus den folgenden Alternativen ausgewählt werden, die für das zu prüfende Material geeignet sind. Es wird empfohlen, Materialien mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung nicht im selben Behälter zu altern. Wird ein Fertigprodukt auf Wechselwirkungen untersucht, muss sichergestellt werden, dass der Prüfbehälter ausschließlich die Testprobe dieses Fertigprodukts enthält.

In der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ist die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit von Polymeren von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei Anwendungen, bei denen die Einwirkung von Umwelteinflüssen wie Hitze, Feuchtigkeit und mechanischem Verschleiß unvermeidbar ist. Die Norm EN ISO 2440, ein maßgeblicher Leitfaden für beschleunigte Alterungstests an flexiblen und starren zellulären Polymerwerkstoffen, bietet einen standardisierten Rahmen zur Simulation jahrelanger realer Degradation in deutlich kürzerer Zeit. Dies unterstützt Hersteller, Ingenieure und Qualitätsprüfer bei der Bestimmung des Materialverhaltens über den gesamten Lebenszyklus.

Zelluläre Polymerwerkstoffe (wie Schaumstoffisolierungen, Polsterungen oder Verpackungseinlagen) finden in verschiedenen Branchen, von der Automobilindustrie bis zum Bauwesen, breite Anwendung. Im Gegensatz zu massiven Polymeren sind sie aufgrund ihrer porösen Struktur jedoch besonders anfällig für Alterungsprozesse. Die Norm EN ISO 2440 begegnet diesem Problem durch die Definition präziser Prüfverfahren, die potenzielle Schwachstellen aufdecken, bevor diese zu kostspieligen Ausfällen führen.

Dieser Standard zielt im Wesentlichen darauf ab, die natürlichen Alterungsprozesse, die zelluläre Polymere abbauen, zu beschleunigen und es den Beteiligten zu ermöglichen, die Haltbarkeit zu beurteilen, ohne jahrzehntelang warten zu müssen. Der Standard ist aus folgenden Gründen besonders wertvoll:

• Hersteller: Überprüfung der Materialrezepturen und Produktionsprozesse.
• Designer: Auswahl von Materialien, die die Leistungskriterien für spezifische Anwendungen erfüllen.
• Endanwender: Sicherstellen, dass die Produkte ihre Integrität auch unter rauen Umgebungsbedingungen beibehalten, wie z. B. in Anwendungen unter der Motorhaube von Kraftfahrzeugen oder in der Gebäudeisolierung, die Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.

Die Norm EN ISO 2440 umfasst sowohl flexible (z. B. Polyurethanschäume für Sitzmöbel) als auch starre (z. B. Polystyrolplatten für Dämmstoffe) Zellwerkstoffe. Sie gilt nicht für Nichtpolymerschäume oder solche mit speziellen Zusätzen, die keine Standardrezepturen darstellen.

Diese Norm umfasst eine Reihe kontrollierter Tests zur Simulation von Umweltbelastungen. Die Tests werden in kalibrierten Klimakammern durchgeführt, in denen Proben über bestimmte Zeiträume hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit oder mechanischen Belastungen ausgesetzt werden. Ziel ist es, messbare Veränderungen zu erfassen, die mit der Langzeitleistung zusammenhängen.

• Thermische Alterung (Wärmeexposition): Die Proben werden in einem Ofen bei Temperaturen zwischen 70 und 120 °C (je nach Materialart) für 7 bis 168 Stunden gelagert. Die anschließende Prüfung umfasst mechanische Eigenschaften wie Dichte (mittels Wasserverdrängung), Dimensionsstabilität und Zugfestigkeit (nach ISO 7217) bzw. Druckfestigkeit (nach ISO 1856). Die Wärme simuliert beschleunigte Oxidation und thermische Zersetzung, wie sie beispielsweise bei der Isolierung von HLK-Anlagen auftreten.
• Feuchtalterung (Feuchteexposition): Bei dieser Methode wird das Material bis zu 28 Tage lang in Wasser eingetaucht oder hoher relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt (z. B. 95 % relative Luftfeuchtigkeit bei 70 °C). Gemessen werden Wasseraufnahme, Veränderungen der Wasserhärte (Shore A oder D) und Elastizitätsverlust. Da Zellstrukturen hydrolyseanfällig sind, ist diese Methode besonders für Anwendungen im Freien oder im maritimen Bereich geeignet.
• Mechanische Alterung (zyklische Belastung): Wiederholte Kompressions- oder Dehnungszyklen unter kontrollierten Bedingungen, oft in Kombination mit thermischer Einwirkung. Gemessen werden Dauerfestigkeit, Reißfestigkeit und Rückstellvermögen nach Verformung. Dieses Verfahren simuliert den Verschleiß von Polster- oder Verpackungsmaterialien.

Die Akzeptanzkriterien sind materialspezifisch, verlangen aber im Allgemeinen, dass die grundlegenden Eigenschaften eines Materials um weniger als 10-20 % beeinträchtigt werden, damit es als geeignet gilt.

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 Verbesserung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „EN ISO 2440 Flexible und starre zelluläre Polymerwerkstoffe – Beschleunigte Alterungsprüfungen“ an.