DIN 53423 Badanie sztywnych materiałów komórkowych – próba zginania

Norma „DIN 53423 Badanie sztywnych materiałów komórkowych – Badanie zginania”, opublikowana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje sposób przeprowadzania badań zginania sztywnych materiałów komórkowych, takich jak pianki sztywne. Norma ta jest szeroko cytowana w kartach charakterystyki materiałów, w szczególności pianek poliuretanowych (PU), pianek polimetakryloamidowych (PMI), pianek melaminowych i podobnych sztywnych produktów piankowych stosowanych w izolacji, budownictwie, lotnictwie i kosmonautyce, płytach modelarskich oraz materiałach kompozytowych.

Starsze testy pianek sztywnych opierały się zazwyczaj na tej serii norm DIN, na przykład DIN 53421 dla ściskania i DIN 53423 dla zginania/giętości. Obecnie większość międzynarodowych testów opiera się na zgodnych normach międzynarodowych, takich jak:

• EN ISO 1209 Tworzywa sztuczne sztywne komórkowe – Oznaczanie właściwości zginania
• ISO 178 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości zginających (w niektórych kontekstach normę tę dostosowano do pianek)
• ASTM D790 Standardowe metody badań właściwości zginania tworzyw sztucznych wzmacnianych i niewzmocnionych oraz materiałów izolacji elektrycznej.

Wielu producentów materiałów nadal podaje wartości normy DIN 53423 w starszych kartach technicznych w celach porównawczych lub dlatego, że starsze certyfikaty/produkty odwołują się do nich.

Zgodnie z normą DIN 53423, badania zginania określają zachowanie się próbek sztywnej pianki pod wpływem trzy- lub czteropunktowego obciążenia zginającego, aż do pęknięcia lub określonego odkształcenia. Podstawowe charakterystyki zazwyczaj podawane to:

• Wytrzymałość na zginanie: Zwykle wyrażana w N/mm2 lub MPa (naprężenie przy zerwaniu lub przy określonym ugięciu)
• Moduł sprężystości przy zginaniu: sztywność przy zginaniu, w N/mm².

Typowa konfiguracja testu wygląda następująco:

• Okazy w kształcie prostokątnego pręta (wymiary zazwyczaj 20 x 20 x 120 mm lub podobne)
• Trzypunktowe zginanie z określoną rozpiętością podparcia i współczynnikiem obciążenia.
• Pomiar do momentu pęknięcia lub określonego odkształcenia.

Pianki sztywne wykazują duże zróżnicowanie w zależności od gęstości i rodzaju:

• Pianki poliuretanowe montażowo-rozprężne o niskiej gęstości: Wytrzymałość na zginanie wynosi około 0,7-7 N/cm2.
• Pianki poliuretanowe o dużej gęstości i sztywności: Wytrzymałość na zginanie wynosi około 20–34 N/mm2.
• Pianki konstrukcyjne PMI: znacznie wyższe wartości, zwykle w porównaniu z normami DIN 53423, ISO 1209 i ASTM D790.
• Płyty piankowe: Typowe gatunki stosowane do prezentacji/modelowania mają wytrzymałość na zginanie wynoszącą około 2–4 N/mm2.

Wartości te można często znaleźć w kartach technicznych pianek izolacyjnych, rdzeni płyt warstwowych, pianek ościeżnicowych i materiałów kompozytowych.

Do niedawna seria norm DIN 5342x stanowiła podstawę wielu europejskich metod charakteryzacji pianek. Nawet po jej wycofaniu, pozostaje ona rozpoznawalnym punktem odniesienia przy porównywaniu historycznych parametrów materiałów lub analizie starych certyfikatów i patentów.

Obecnie, jeżeli zachodzi konieczność badania sztywnych tworzyw sztucznych o strukturze komórkowej, stosuje się następujące normy:

• Normy ISO 1209 lub EN ISO 1209 dotyczące właściwości bezpośredniego gięcia pianek sztywnych.
• Przygotowanie próbek, szybkość przeprowadzania testów i metody obliczeń są bardzo podobne.

Krótko mówiąc, norma DIN 53423 określa metodę określania odporności na zginanie sztywnych materiałów komórkowych, takich jak sztywne pianki. Ponieważ jednak norma DIN 53423 jest już nieaktualna, jako jej nowsze alternatywy proponuje się normy międzynarodowe, takie jak ISO 1209-1 i ISO 1209-2.

Głównym celem normy DIN 53423 jest ocena odporności sztywnych materiałów komórkowych na obciążenia zginające. Badanie polega na przyłożeniu kontrolowanej siły do ​​próbki i określeniu, jakie obciążenie materiał może wytrzymać, zanim ulegnie odkształceniu lub pęknięciu.

Informacje te pomagają producentom i badaczom w następujących obszarach:

• Ocena integralności strukturalnej pianek sztywnych.
• Porównanie różnych składów lub gęstości pianek
• Ocena spójności jakości produkcji.
• Aby określić przydatność do zastosowań nośnych i izolacyjnych.

Typowe testowane materiały obejmują:

• Pianki poliuretanowe sztywne (PUR/PIR)
• Pianki polistyrenowe (EPS, XPS)
• Pianki fenolowe
• Inne sztywne tworzywa sztuczne o strukturze komórkowej, stosowane w konstrukcjach izolacyjnych lub warstwowych.

Norma DIN 53423 wykorzystuje trzypunktową konfigurację gięcia. Podstawowa zasada jest następująca:

• Prostokątna próbka testowa jest podparta w dwóch punktach (podporach).
• Do środka próbki przyłożono ładunek.
• Siła powoduje zgięcie próbki.

Przyłożone obciążenie i wynikające z niego odkształcenie są rejestrowane aż do wystąpienia określonego ugięcia lub pęknięcia. Metoda ta pozwala zmierzyć zachowanie się materiału pod wpływem naprężeń zginających, co jest kluczowe w przypadku sztywnych materiałów komórkowych, które często poddawane są obciążeniom zginającym w rzeczywistych zastosowaniach.

Test zazwyczaj wymaga spełnienia następujących warunków:

• Uniwersalna maszyna testująca z kontrolowanym obciążeniem (UTM)
• Trzypunktowe urządzenie do gięcia z dwoma podporami i centralnym nosem załadowczym.
• System pomiaru odchyleń służący do rejestrowania przemieszczeń.
• System zbierania danych do przechwytywania krzywych obciążenia i ugięcia.

Obciążenie przykłada się stopniowo ze stałą szybkością, jednocześnie monitorując reakcję próbki.

Próbki używane w teście charakteryzują się zazwyczaj następującymi cechami:

• Kształt prostokątny
• Zdefiniowana długość, szerokość i grubość
• Gładka struktura komórkowa, nieuszkodzona podczas cięcia.

Właściwe przygotowanie próbek (pod kątem temperatury i wilgotności) przed badaniem jest zazwyczaj konieczne, aby zagwarantować powtarzalne wyniki.

Uproszczona procedura testowa obejmuje następujące elementy:

• Przygotowanie próbek: Próbki są przycinane do określonych wymiarów. Są one kondycjonowane w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych.
• Montaż próbki: Próbkę umieszcza się pomiędzy dwoma podporami przyrządu gnącego.
• Obciążenie: Siła jest przykładana do środka próbki ze stałą prędkością poprzeczki.
• Pomiar: Podczas testu rejestruje się obciążenie i ugięcie.
• Pęknięcie lub odchylenie od normy: Badanie jest kontynuowane do momentu pęknięcia próbki lub osiągnięcia przez nią określonego odkształcenia.

Badanie zginania pozwala na określenie następujących parametrów:

• Obciążenie zginające w momencie złamania
• Obciążenie przy określonym odchyleniu
• Krzywa obciążenia i ugięcia
• Względna sztywność zginania

Wartości te pomagają scharakteryzować zachowanie mechaniczne sztywnych tworzyw sztucznych o strukturze komórkowej, zwłaszcza w zastosowaniach, w których występują naprężenia zginające.

Norma DIN 53423 nie jest już obowiązująca i została w dużej mierze zastąpiona następującymi normami międzynarodowymi:

• ISO 1209-1 Podstawowa próba zginania sztywnych tworzyw sztucznych porowatych.
• ISO 1209-2 Oznaczanie wytrzymałości na zginanie i modułu sprężystości.

Normy te podają bardziej kompleksowe metody, obejmujące m.in. obliczanie wytrzymałości na zginanie i modułu sprężystości przy użyciu trzypunktowego układu zginania.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą DIN 53423.