ISO 489 Kunststoffe – Bestimmung des Brechungsindex

Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) herausgegebene Norm ISO 489 Kunststoffe – Bestimmung des Brechungsindex beschreibt zwei Prüfverfahren zur Bestimmung des Brechungsindex von Kunststoffen:

• Methode A: Dies ist ein refraktometrisches Verfahren zur Messung des Brechungsindex von Formteilen, gegossenen oder extrudierten Platten oder Folien mithilfe eines Refraktometers. Es ist nicht nur für isotrope transparente, transluzente, farbige oder opake Materialien, sondern auch für anisotrope Materialien anwendbar.
• Methode B: Dies ist eine Immersionsmethode zur Bestimmung des Brechungsindex transparenter Materialien in Pulver- oder Granulatform mithilfe eines Mikroskops (unter Ausnutzung des Becke-Linien-Phänomens). Um Dispersionseffekte zu vermeiden, wird üblicherweise monochromatisches Licht verwendet.

Der Brechungsindex ist eine fundamentale Eigenschaft, die zur Kontrolle von Reinheit und Zusammensetzung, zur Materialidentifizierung und zur Entwicklung optischer Komponenten genutzt werden kann. Die Temperaturabhängigkeit des Brechungsindex kann Aufschluss über die Übergangspunkte von Materialien geben.

Vorbereitung der Testproben:

• Methode A: Aus dem Prüfkörper werden Proben so zugeschnitten, dass sie auf die Oberfläche der fixierten Hälfte des Refraktometerprismas passen. Bei Plattenproben sollte die Dicke zwischen 3 mm und 5 mm liegen.

Für höchste Genauigkeit muss die Oberfläche des Prüflings, die mit dem Prisma in Kontakt steht (Messfläche), optisch plan und gut poliert sein. Grate vom Schneiden oder anhaftende Verunreinigungen müssen entfernt werden. Ein einwandfreier Kontakt zwischen Prüfling und Prisma ist gegeben, wenn die Trennlinie zwischen der hellen und der dunklen Hälfte des Okularfelds scharf und gerade erscheint. Die Kante des Prüflings (senkrecht zur ersten) muss ebenfalls optisch plan und ausreichend poliert sein. Die beiden polierten Flächen müssen sich entlang einer scharfen Linie ohne abgeschrägte oder abgerundete Kanten schneiden. Bei Folienproben muss die Dicke der tatsächlichen Foliendicke entsprechen.

• Methode B: Die Prüfprobe besteht aus Partikeln des zu untersuchenden Materials, z. B. Pulver, Granulat oder Späne. Die Partikel sollten klein und ausreichend verteilt sein, um die gleichzeitige Beobachtung annähernd gleich großer Bereiche der Probe und ihrer Umgebung im Sichtfeld zu ermöglichen. Die Dicke der Prüfprobe sollte deutlich geringer sein als der Arbeitsabstand des Mikroskopobjektivs.

Für Folien oder Filme werden fünf Proben benötigt. Für Pulver, Pellets und Granulate ist eine ausreichende Probenmenge erforderlich, um fünf Messungen durchzuführen.

Sofern in der jeweiligen Materialspezifikation nichts anderes angegeben ist, sind die Proben vor der Prüfung mindestens 88 Stunden lang bei einer Temperatur von 23 °C ± 2 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % ± 5 % gemäß ISO 291 zu konditionieren. Die Prüfvorrichtung ist in einer Umgebung mit einer Temperatur von 23 °C ± 2 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % ± 5 % aufzustellen.

Kurz gesagt, fällt die Norm ISO 489 unter die Kategorie der Kunststoffprüfung (ICS 83.080.01) und wird in der Materialwissenschaft, der Qualitätskontrolle und der Herstellung von Kunststoffprodukten häufig verwendet.

Der Brechungsindex misst, wie stark Licht beim Übergang vom Vakuum (oder aus Luft) in ein Material gebrochen wird. Er ist definiert als das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zur Lichtgeschwindigkeit im Material. Diese Eigenschaft ist für Kunststoffe sehr wichtig, da sie Folgendes ermöglicht:

• Materialidentifizierung: Unterschiedliche Polymere besitzen charakteristische Brechungsindizes (z. B. Polycarbonat 1,58-1,59, PMMA ungefähr 1,49).
• Beurteilung der optischen Qualität: Dies ist wichtig für transparente Kunststoffe, die in Linsen, Platten, Filmen oder Bildschirmen verwendet werden.
• Abweichungen erkennen: Abweichungen in der Zusammensetzung, den Zusatzstoffen oder den Verarbeitungsbedingungen identifizieren, die die Transparenz oder die Leistung beeinflussen.
• Unterstützte Anwendungsbereiche: Optik, Verpackung, Automobilteile und Medizintechnik.

Ein höherer Brechungsindex bedeutet im Allgemeinen eine größere Fähigkeit zur Lichtbrechung, was indirekt Auswirkungen auf Transparenz, Farbe und sogar mechanische Eigenschaften haben kann.

Diese Norm legt zwei grundlegende Prüfmethoden zur Bestimmung des Brechungsindex fest:

• Methode A: Refraktometrische Methode (bevorzugt und vielseitigste Methode): Hierbei wird ein Refraktometer zur direkten Messung des Grenzwinkels der Totalreflexion verwendet. Anwendbare Materialien sind beispielsweise:
• Formteile, gegossene oder extrudierte Platten oder Folien.
• Isotropische (in alle Richtungen homogene) und anisotrope (richtungsabhängige) Materialien.
• Transparente, durchscheinende, farbige oder sogar undurchsichtige Kunststoffe.

Die Probe muss eine ebene, polierte Oberfläche aufweisen, um den Kontakt mit dem Refraktometerprisma zu gewährleisten. Zur Erzielung einer hohen Empfindlichkeit wird üblicherweise monochromatisches Licht verwendet (z. B. Natrium-D-Linie bei 589 nm).

• Methode B: Immersionsverfahren (alternativ in bestimmten Fällen): Die Probe wird in Flüssigkeiten mit bekanntem Brechungsindex eingetaucht, bis die Übereinstimmung (Becke-Linien-Test unter dem Mikroskop) die Sichtbarkeit der Probenränder minimiert. Dieses Verfahren eignet sich für isotrope, durchscheinende oder farbige Materialien. Es ist jedoch nicht anwendbar auf opake oder anisotrope Materialien. Die Genauigkeit ist mit Methode A vergleichbar, erfordert aber mehr Aufwand.

Beide Methoden empfehlen kontrollierte Bedingungen (z. B. Temperatur gemäß ISO 291) und geben die Ergebnisse auf vier Dezimalstellen genau an.

In der Industrie gewährleistet die Einhaltung der Norm ISO 489 eine einheitliche Materialcharakterisierung. Sie dient als Referenz in Datenblättern von Lieferanten (und Prüflaboratorien). Beispielsweise ist sie unerlässlich für die Prüfung optischer Kunststoffe für Brillen, Fenster oder elektronische Displays. Die Norm ISO 489 spielt eine unauffällige, aber entscheidende Rolle bei der Entwicklung zuverlässiger Kunststoffe für Alltagsprodukte.

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 Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „ISO 489 Kunststoffe – Bestimmung des Brechungsindex“ an.