ISO 1431 Kautschuk, vulkanisiert oder thermoplastisch – Beständigkeit gegen Ozonrissbildung

Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) veröffentlichte Norm „ISO 1431 Kautschuk, vulkanisiert oder thermoplastisch – Beständigkeit gegen Ozonrissbildung“ besteht aus den folgenden Unterabschnitten, die unter demselben Titel veröffentlicht wurden:

• Die Norm „ISO 1431-1 Teil 1: Statische und dynamische Dehnungsprüfung“ beschreibt Verfahren zur Vorhersage der Rissbeständigkeit von vulkanisiertem oder thermoplastischem Kautschuk bei Einwirkung von Luft mit einer festgelegten Ozonkonzentration, einer festgelegten Temperatur und, falls erforderlich, einer festgelegten relativen Luftfeuchtigkeit unter statischer oder dynamischer Zugspannung und ohne direkte Lichteinwirkung.

Diese Norm nutzt visuelle Beobachtung, Bildanalyse oder beides, um Rissbildung und -wachstum zu beurteilen. Auch Veränderungen der physikalischen oder chemischen Eigenschaften durch Exposition können ermittelt werden. Referenz- und Alternativmethoden zur Bestimmung der Ozonkonzentration sind in ISO 1431-3 enthalten.

Ozon ist in der Atmosphäre in der Regel nur in Spuren vorhanden. Selbst geringe Mengen Ozon können jedoch bei empfindlichem Gummi unter Zugspannung zu Rissen und damit zu Festigkeitsverlust führen. Daher muss die Ozonbeständigkeit von Gummi geprüft werden. Aufgrund der Unsicherheiten bei natürlicher Belastung werden Ozonbeständigkeitstests von Gummi üblicherweise in Laboren mit speziell dafür vorgesehenen Ozonkammern durchgeführt.

Bei der Übertragung von Standardprüfergebnissen auf die Leistung im Betrieb ist große Sorgfalt geboten, da die relative Ozonbeständigkeit verschiedener Gummiarten je nach Bedingungen, insbesondere Ozonkonzentration, Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit, erheblich variieren kann. Darüber hinaus werden die Prüfungen an dünnen, unter Zug verformten Prüfkörpern durchgeführt, wobei die Schwere der Beanspruchung im Betrieb je nach Größe sowie Art und Ausmaß der Verformung stark variieren kann. Erläuterungen zur Art der Ozonrissbildung finden sich im Anhang der Norm (Anhang A).

• „ISO 1431-2 Die Norm „Teil 2: Dynamische Dehnungsprüfung“ wurde außer Kraft gesetzt und ihr Inhalt in die neueste Aktualisierung der Norm ISO 1431-1 aufgenommen.
• Die Norm „ISO 1431-3 Teil 3: Referenz- und Alternativmethoden zur Bestimmung der Ozonkonzentration in Laborprüfkammern“ beschreibt drei Arten von Methoden zur Bestimmung der Ozonkonzentration in Laborprüfkammern.
  • Methode A UV-Absorption: Diese Methode ist die Referenzmethode und wird als Kalibrierungswerkzeug für die alternativen Methoden B und C verwendet.
  • Methode B Instrumentelle Techniken:
    • B1: Elektrochemisch
    • B2: Chemilumineszenz
  • Methode C Nasschemische Techniken:
    • Methode I
    • Methode II
    • Methode III

Für die Analyse gasförmiger Ozon-Luft-Gemische, die bei Ozon-Cracktests an Kautschuken verwendet werden, stehen verschiedene Techniken zur Verfügung. Dazu gehören nasschemische Verfahren, elektrochemische Zellen, UV-Absorption und Ethylen-Chemilumineszenz.

Nasschemische, elektrochemische und UV-Absorptionsmethoden sind grundsätzlich vergleichbar, führen in der Praxis jedoch häufig nicht zu denselben Ergebnissen. Nasschemische Methoden, die typischerweise die Absorption von Ozon in Kaliumiodidlösung und die Titration des freigesetzten Iods mit Natriumthiosulfat beinhalten, werden traditionell in der Gummiindustrie eingesetzt und sind in nationalen Normen festgelegt. Sie sind nicht für den Dauerbetrieb oder die Steuerung geeignet und werden daher in der Praxis instrumentellen Methoden nicht vorgezogen. Die erzielten Ergebnisse reagieren empfindlich auf kleine Abweichungen in den Testverfahren sowie der Konzentration und Reinheit der Reagenzien, und die Stöchiometrie der Reaktion ist Gegenstand zahlreicher Diskussionen.

Elektrochemische Methoden sind in der Gummiindustrie weit verbreitet und haben sich zur kontinuierlichen Überwachung und Kontrolle des Ozons bewährt. Auch Chemilumineszenzmethoden kommen zum Einsatz. In letzter Zeit werden zunehmend UV-Absorptionsanalysatoren eingesetzt, die über ähnliche Überwachungs- und Kontrollmöglichkeiten verfügen. Besonders wichtig ist, dass diese Technik als Standard übernommen wurde und von allen großen Umweltorganisationen allgemein anerkannt wird.

Folglich wurde diese Standard-UV-Absorptionsmethode als Referenzmethode übernommen, an der alle anderen Methoden kalibriert werden sollen. Wie bei jedem Messgerät hängt die Genauigkeit eines UV-Geräts von der Kalibrierung und Wartung seiner Komponenten ab. Daher müssen auch UV-Analysatoren mit anerkannten Standardgeräten verglichen werden. In vielen Ländern werden Studien durchgeführt, um ein primäres Standardgerät zu entwickeln.

Die Normenreihe ISO 1431 ist eine internationale Norm, die Prüfverfahren zur Bewertung der Beständigkeit von vulkanisiertem oder thermoplastischem Gummi und bestimmten Kunststoffen gegen ozonbedingte Rissbildung unter statischen oder dynamischen Bedingungen umfasst. Diese Norm ist von entscheidender Bedeutung für Branchen, die auf ozonbelastete Gummi- und Kunststoffmaterialien angewiesen sind, wie beispielsweise die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt sowie die industrielle Fertigung.

Ozon, eine hochreaktive Form von Sauerstoff, ist in der Atmosphäre vorhanden und kann die Materialalterung beschleunigen, insbesondere bei Außenanwendungen. Diese Norm ist unerlässlich, um die Haltbarkeit von Materialien in Umgebungen mit erheblicher Ozonbelastung, wie z. B. Reifen, Dichtungen und Schläuchen, zu gewährleisten. Sie hilft Herstellern, die Produktlebensdauer vorherzusagen und Branchenanforderungen zu erfüllen.

Die wichtigsten in der Norm ISO 1431 beschriebenen Methoden sind:

• Statische Dehnungsprüfung: Mit dieser Methode wird die Beständigkeit eines Materials gegen Ozonrissbildung unter konstanter Dehnung bewertet. Prüfkörper, meist hantel- oder rechteckige Streifen, werden bei kontrollierter Temperatur (meist 40 Grad Celsius plus/minus 2 Grad Celsius) und Luftfeuchtigkeit einer bestimmten Ozonkonzentration (z. B. 50 ppm plus/minus 5 ppm, parts per million, bezogen auf das Volumen) ausgesetzt. Die Prüfkörper werden auf eine bestimmte Dehnung (z. B. 20 Prozent) gedehnt und für die Dauer der Belastung in dieser Position gehalten. Nach einer bestimmten Zeit (z. B. 24, 48 oder 72 Stunden) werden die Prüfkörper visuell oder mikroskopisch auf Risse untersucht.
• Dynamische Dehnungsprüfung: Diese Methode bewertet die Ozonbeständigkeit unter zyklischer Dehnung und Entspannung durch Simulation realer Bedingungen, bei denen Materialien wiederholt mechanischer Belastung ausgesetzt sind. Die Proben werden in eine dynamische Prüfmaschine eingespannt, die unter Ozoneinwirkung eine kontinuierliche oder intermittierende Dehnung (z. B. 0 bis 20 Prozent Dehnung) ausübt. Diese Methode ist besonders wichtig für Anwendungen wie Reifen oder Riemen, bei denen Materialien wiederholter Biegung ausgesetzt sind.
• Beschleunigte Alterungstests: Diese Norm enthält Bestimmungen für beschleunigte Alterungstests, um eine langfristige Ozonbelastung über einen kürzeren Zeitraum zu simulieren. Bei diesen Tests werden höhere Ozonkonzentrationen oder erhöhte Temperaturen verwendet, um den Abbau zu beschleunigen. So können Hersteller die Materialleistung über längere Zeiträume vorhersagen.

Diese Norm beinhaltet genaue Prüfbedingungen. Beispielsweise

• Ozonkonzentration: Typischerweise 25, 50, 100 oder 200 ppm, je nach Testanforderungen.
• Temperatur: Standardtests werden bei 40 Grad durchgeführt, für bestimmte Anwendungen können jedoch auch andere Temperaturen verwendet werden.
• Luftfeuchtigkeit: Kontrolliert, um konsistente Ergebnisse zu gewährleisten, da Luftfeuchtigkeit den Ozonabbau beeinflussen kann.

Proben sollten vor der Prüfung konditioniert werden, um Restspannungen zu beseitigen (z. B. bei 23 Grad plus/minus 2 Grad und 50 Prozent plus/minus 5 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit).

Um gleichbleibende Bedingungen zu gewährleisten, sind spezielle Ozonprüfkammern mit Ozongeneratoren und präzisen Umweltkontrollen erforderlich. Die Kammern müssen hinsichtlich Genauigkeit und Wiederholbarkeit den ISO-1431-Standards entsprechen.

Die Norm ISO 1431 bietet standardisierte Methoden für:

• Qualitätskontrolle: Um sicherzustellen, dass Gummi- und Kunststoffmaterialien die Standards für die Beständigkeit gegen Ozonbelastung erfüllen.
• Materialauswahl: Um Herstellern bei der Auswahl von Materialien zu helfen, die für bestimmte Umgebungsbedingungen geeignet sind.
• Produktentwicklung: Anleitung zur Formulierung ozonbeständiger Verbindungen wie Ozonschutzmittel oder Wachse.
• Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Um Branchen- und behördliche Anforderungen für Produkte wie Automobilkomponenten und Industriedichtungen zu erfüllen.

Dieser Standard ist für Branchen wie die Herstellung von Autoreifen, Förderbändern oder Dichtungssystemen von entscheidender Bedeutung, in denen Materialfehler aufgrund von Ozonrissen zu Sicherheitsrisiken oder Leistungsproblemen führen können.

Unser langjähriges Unternehmen verfolgt die weltweiten Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam und verfügt über ein kompetentes Team und eine umfangreiche Infrastruktur, um für Unternehmen aller Branchen Tests, Messungen und Analysen in den unterschiedlichsten Bereichen durchzuführen. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm ISO 1431 „Kautschuk, vulkanisiert oder thermoplastisch – Beständigkeit gegen Ozonrissbildung“ an.