Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) veröffentlichte Norm „ISO 11346 – Vulkanisierter oder thermoplastischer Kautschuk – Schätzung der Lebensdauer und der maximalen Temperatur“ beschreibt die Grundsätze und Verfahren zur Schätzung der Wärmebeständigkeit von Kautschuken bei lang anhaltender Einwirkung hoher Temperaturen.
In dieser Norm werden zwei Ansätze festgelegt: — einer verwendet die Arrhenius-Beziehung; – die andere mithilfe der WLF-Gleichung. In dieser Internationalen Norm basiert die Abschätzung des Wärmedurchlasswiderstandes ausschließlich auf der Veränderung ausgewählter Eigenschaften, die sich aus der Einwirkung erhöhter Temperaturen über einen bestimmten Zeitraum ergibt. Verschiedene Eigenschaften von Gummi verändern sich während der thermischen Alterung unterschiedlich schnell, daher können Vergleiche zwischen verschiedenen Gummis nur anhand derselben Eigenschaften angestellt werden.
Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion nimmt normalerweise mit steigender Temperatur zu. Indem Teststücke einer Reihe hoher Temperaturen ausgesetzt werden, kann die Beziehung zwischen der Reaktionsgeschwindigkeit der Abbaumechanismen und der Temperatur abgeleitet werden. Durch Extrapolation des Verschlechterungsgrads nach einer bestimmten Zeit bei einer bestimmten Temperatur oder der Zeit, die benötigt wird, um bei einer bestimmten Temperatur einen bestimmten Verschlechterungsgrad zu erreichen, können dann Schätzungen vorgenommen werden.
Die Beziehung zwischen Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur kann oft durch die Arrhenius-Gleichung ausgedrückt werden. Die Reaktionsrate bei einer gegebenen Temperatur ergibt sich aus der Änderung des Werts einer ausgewählten Eigenschaft mit der Einwirkungszeit bei dieser Temperatur. Die Reaktionsgeschwindigkeit kann durch die Zeit bis zu einem bestimmten Abbaugrad (Schwellenwert) angegeben werden. Dies kann das einzige Maß sein, das verwendet werden kann, wenn die Beziehung zwischen Eigenschaft und Temperatur komplex ist. Die Arrhenius-Näherung ist nur für chemische Zersetzungsreaktionen geeignet und kann bei Tests, bei denen physikalische (viskoelastische) Änderungen nicht ohne Weiteres in chemische Änderungen getrennt werden können, zu falschen Ergebnissen führen.
Ein alternativer Ansatz für Kautschuke ist die Verwendung der Williams-Landel-Ferry -Gleichung. Diese Gleichung führt eine Zeit-Temperatur-Transformation durch und trifft keine Annahmen über die Form des Zusammenhangs zwischen Eigenschaft und Zeit bei einer gegebenen Temperatur. Daher kann sie prinzipiell auf jede physikalische Eigenschaft angewendet werden, einschließlich Clusterbildung und Relaxation, oder auf Situationen, in denen der Zusammenhang zwischen Eigenschaft und Zeit komplex ist.
Dieser Standard basiert auf den Normen ISO 2578 und IEC 60216.
Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:
Grundsätzlich werden bei einer gewählten Prüftemperatur Änderungen des Zahlenwertes einer gewählten Eigenschaft, beispielsweise einer mechanischen oder viskoelastischen Eigenschaft, als Funktion der Zeit ermittelt. Die Prüfung wird solange fortgesetzt, bis der jeweilige Schwellenwert für das jeweilige Merkmal überschritten wird. Weitere Tests werden bei mindestens zwei weiteren Temperaturen durchgeführt. Beim Arrhenius-Verfahren werden die resultierenden Messungen der Reaktionsgeschwindigkeiten logarithmisch als Funktion des Kehrwerts der Temperatur aufgetragen und die resultierende Gerade wird auf die Anwendungstemperatur extrapoliert oder interpoliert. Für das Williams-Landel-Ferry-Verfahren werden Verschiebungskonstanten berechnet und verwendet, um die Eigenschafts-/Zeitbeziehung auf die Betriebstemperatur zu übertragen.
Die ausgewählten Tests sollten sich vorzugsweise auf Merkmale beziehen, die voraussichtlich von praktischer Bedeutung sind. Soweit möglich sollten in internationalen Normen festgelegte Prüfmethoden verwendet werden. Für allgemeine Bewertungen werden üblicherweise Härte und Zugspannungs-Dehnungseigenschaften verwendet, erwünscht sind jedoch beispielsweise für Dichtungsanwendungen eine Spannungsrelaxation oder Stabilisierung bei Kompression. Zur Alterung der Prüflinge sollte ein Umluftofen verwendet werden, der die Anforderungen der Norm „ISO 188 Kautschuk, vulkanisierter oder thermoplastischer Kunststoff – Beschleunigte Alterungs- und Wärmebeständigkeitsprüfungen“ erfüllt.
Der Schwellenwert sollte als maximal akzeptabler Verschlechterungsgrad für die zu prüfende Eigenschaft und Endnutzung gewählt werden. Typischerweise werden 502 Prozent des ursprünglichen Wertes der Immobilie gewählt. Der Test sollte im Normalfall ausreichend lange fortgesetzt werden, bis der Schwellenwert erreicht ist. Obwohl eine Extrapolation auf höhere Verzerrungsgrade möglich ist, wird dies nicht empfohlen.
Die Abmessungen und die Herstellungsmethode der Prüfstücke müssen der entsprechenden Prüfmethodennorm entsprechen. Die für ein zerstörendes Prüfverfahren erforderliche Mindestgesamtzahl der Prüflinge hängt ab von:
Die erforderliche Mindestanzahl an Prüfstücken ist in der Formel angegeben.
Es wird empfohlen, zusätzliche Teststücke bei jeder Temperatur zu altern, falls nach mehreren Wochen, Monaten oder Jahren der Alterung Probleme auftreten oder eine zusätzliche Einwirkungstemperatur erforderlich ist, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Die für ein zerstörungsfreies Prüfverfahren erforderliche Mindestanzahl an Prüfstücken ist üblicherweise in der Formel angegeben.
Bei der Messung von Druckverformungsrest, Zugverformungsrest und Relaxation werden die Tests vorzugsweise an denselben Teststücken zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt, um die Anzahl der benötigten Teststücke zu reduzieren. Dadurch wird auch die Streuung der Testergebnisse verringert. Darüber hinaus können Probeläufe erforderlich sein, um die Aussetzungstemperaturen und die Anzahl der bei jeder Temperatur erforderlichen Testpunkte zu bestimmen. Obwohl es möglich ist, die in der Prüfverfahrensnorm angegebene Anzahl von Prüflingen zu reduzieren, um Prüfaufwand einzusparen, erfordert die Extrapolation der Ergebnisse die größtmögliche Präzision und in manchen Fällen kann es ratsam sein, die Anzahl der Prüflinge zu erhöhen.
Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Zusammenhang werden für Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „ISO 11346 Kautschuk, vulkanisierter oder thermoplastischer Kautschuk – Schätzung der Lebensdauer und der maximalen Temperatur“ angeboten.
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