MBN 51000-8 Polymerbasierte Werkstoffe, Werkstoffsysteme und Halbzeuge - Teil 8: Analytische Prüfungen

Der von der Mercedes-Benz-Gruppe entwickelte Standard „MBN 51000-8 Polymerbasierte Werkstoffe, Werkstoffsysteme und Halbzeuge – Teil 8: Analytische Prüfungen“ beschreibt Prüfverfahren für polymerbasierte Werkstoffe, Werkstoffsysteme und Halbzeuge für den Einsatz im Automobilbereich. Der Schwerpunkt dieser Norm liegt auf analytischen Tests zur Bewertung der Leistung und Eignung dieser Materialien unter verschiedenen Bedingungen.

Der Standard MBN 51000-8 umfasst eine Reihe analytischer Methoden zur Bewertung von Materialeigenschaften. So wird in einem Unterkapitel beispielsweise auf die Ermittlung des Kältereferenzwertes mittels Differenzkalorimetrie (DSC) eingegangen, die für das Verständnis des Tieftemperaturverhaltens von Elastomeren von entscheidender Bedeutung ist.

Diese Norm gilt für eine Vielzahl von Polymerwerkstoffen, darunter Elastomere, Thermoplaste und Verbundwerkstoffe, die häufig in Automobilbauteilen verwendet werden. Sie ist Teil einer umfassenderen Reihe von MBN-Normen, die verschiedene Prüfaspekte abdecken. So konzentriert sich beispielsweise MBN 51000-4 auf thermische Prüfungen, MBN 51000-5 auf Witterungsbeständigkeitsprüfungen, MBN 51000-6 auf mechanische Prüfungen und MBN 51000-7 auf Festigkeitsprüfungen.

Automobilhersteller und -zulieferer verwenden den Standard MBN 51000-8, um sicherzustellen, dass Materialien die strengen Leistungsanforderungen von Fahrzeugkomponenten erfüllen. Durch die Einhaltung dieser standardisierten Prüfverfahren können Unternehmen Materialeigenschaften überprüfen, die Qualität sicherstellen und die Konsistenz aller Produkte aufrechterhalten.

Der MBN 51000-8-Standard umfasst viele verschiedene Tests. Zum Beispiel

• Kalte Referenzwertmessung: Diese Messung erfolgt üblicherweise mit der Methode der dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC). Dieser Test ist besonders wichtig für die Bewertung des Tieftemperaturverhaltens von Materialien auf Polymerbasis wie Elastomeren. Der Kälterichtwert beschreibt das Verhalten eines Elastomers nahe oder unterhalb seiner Glasübergangstemperatur. Anhand dieses Wertes lässt sich feststellen, ob das Material auch bei kaltem Klima seine Flexibilität behält. In der Automobilindustrie müssen Gummidichtungen, Isolierungen und ähnliche Elastomerteile auch bei niedrigen Temperaturen funktionieren. Dank dieser Prüfung werden Materialien erkannt und aussortiert, die beispielsweise bei minus 40 Grad Gefahr laufen, spröde zu werden.
• Chemische Strukturanalyse: Diese Analyse wird üblicherweise mit der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) durchgeführt. Dieses Verfahren dient insbesondere der Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Polymeren und Elastomeren. Bei dieser Methode wird die Wechselwirkung von Infrarotlicht mit Materie untersucht, um die Molekülstruktur einer Substanz zu verstehen. Jedes Molekül weist ein charakteristisches Infrarotlichtabsorptionsmuster auf, ähnlich einem Fingerabdruck. Mit dieser Methode werden Polymerart, Additive (Weichmacher, Füllstoffe, Stabilisatoren) und chemische Veränderungen (Oxidation, Vernetzung, Abbauerscheinungen) ermittelt. Bei dieser Methode wird geprüft, ob das Material des Lieferanten mit dem deklarierten Polymer kompatibel ist. Es wird auch verwendet, um die chemische Veränderung eines Teils nach dem Gebrauch zu untersuchen. Außerdem wird das Risiko der Form-/Materialkompatibilität bewertet, wenn verschiedene Materialien zusammen verwendet werden müssen.
• Thermisches Abbauverhalten: Dieser Test wird üblicherweise mittels thermogravimetrischer Analyse (TGA) durchgeführt. Bei dieser Analyse wird der Massenverlust eines Materials beim Erhitzen gemessen, wodurch seine thermische Stabilität und Zusammensetzung sichtbar werden. Bei dieser Analyse wird der thermische Abbauprozess einer Probe durch Messung ihrer Massenänderung über einen bestimmten Temperaturbereich untersucht. Dies ist besonders wertvoll bei Mehrkomponentensystemen wie Polymeren und Elastomeren. Mit dieser Methode werden Zersetzungstemperaturen, Zersetzungsreihenfolgen verschiedener Komponenten, Füllgrad, Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, Kohlenstoff-/Silikatrückstandsverhältnis und die Frage bestimmt, welche Komponente sich bei welcher Temperatur in Mehrschicht- oder Mehrkomponentensystemen zersetzt. Diese Analyse wird häufig zur Qualitätskontrolle und zum Vergleich von Polymeren, zum Degradationsvergleich bei der Analyse gealterter Materialien, zur Bestimmung von Wärmewiderstandskriterien bei der Materialauswahl oder zur Inhaltsanalyse von Verbundstrukturen (z. B. Glasfaseranteil, Kohlenstofffüller) verwendet.
• Messung der Schmelzflussrate: Dieser Test wird mit der Schmelzflussindexmethode durchgeführt. Diese Messungen dienen der Beurteilung der Verarbeitbarkeit von Thermoplasten. Diese Prüfung ist insbesondere bei Verfahren wie Spritzguss und Extrusion wichtig. Der Schmelzflussindex gibt an, wie viele Gramm eines geschmolzenen thermoplastischen Materials bei einer bestimmten Temperatur und Belastung in 10 Minuten fließen. Ein höherer Schmelzflussindex weist auf eine niedrigere Viskosität hin. Das Material fließt leicht, was für dünnwandigere Teile von Vorteil ist, allerdings kann die Schlagfestigkeit dadurch verringert sein. Ein niedrigerer Schmelzflussindex weist auf eine höhere Viskosität hin. Das Material ist zwar schwer flüssig, aber im Allgemeinen fester und haltbarer. Durch die Messung der Schmelzflussrate wird festgestellt, ob die Fließeigenschaften des gelieferten Kunststoffs den Erwartungen im Hinblick auf die Rohstoffkontrolle entsprechen. Bei der Spritzgussverträglichkeit wird geprüft, ob diese je nach Maschine und Form für den entsprechenden Durchfluss geeignet ist. Im Sinne einer Recyclingsteuerung wird das veränderte Fließverhalten von Wertstoffen erfasst. Die Mengeneinstellung erfolgt bei Neuformulierungen im Sinne der Festlegung des Mischungsverhältnisses.

Der Standard MBN 51000-8 beschreibt auch Testmethoden wie Dichtemessung und Entflammbarkeitstests. Die Dichtemessung hilft, die strukturellen Eigenschaften des Materials zu verstehen. Durch Brennbarkeitstests wird das Brennverhalten des Materials ermittelt.

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 Rahmen werden für Unternehmen auch Prüfdienstleistungen nach der Norm „MBN 51000-8 Werkstoffe, Werkstoffsysteme und Halbzeuge auf Polymerbasis – Teil 8: Analytische Prüfungen“ angeboten.