DIN 53509-1 Badania gumy – Oznaczanie odporności na pękanie ozonowe – Część 1 Warunki statyczne

DIN 53509-1 Badania gumy – Oznaczanie odporności na pękanie ozonowe – Część 1: Warunki statyczne

Norma „DIN 53509-1 Badania gumy - Oznaczanie odporności na pękanie ozonowe - Część 1: Warunki statyczne”, wydana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje metody badawcze służące do określania odporności gumy i elastomerów na pękanie ozonowe.

Ozon atmosferyczny, nawet w bardzo niskich stężeniach, może powodować pękanie powierzchni wielu gum wulkanizowanych lub termoplastycznych, zwłaszcza tych zawierających wiązania podwójne (np. kauczuk naturalny, SBR, NBR). Jest to krytyczny problem w przypadku uszczelek, opon, węży, pierścieni uszczelniających typu O i innych wyrobów gumowych narażonych na działanie warunków zewnętrznych lub na dużych wysokościach.

Zasadniczo norma DIN 53509-1 stanowi główną część normy. Opisuje ona sposób wystawiania próbek gumy na działanie kontrolowanej atmosfery ozonowej pod statycznym naprężeniem rozciągającym oraz sposób oceny pęknięć. Norma ta obejmuje dwie powszechnie stosowane metody:

• Metoda A: Ocena pęknięć po stałym czasie ekspozycji przy określonym stężeniu ozonu i napięciu. Ta metoda jest metodą oceny w ustalonym czasie:
  • Próbki testowe są rozciągane do jednego lub więcej zdefiniowanych poziomów wydłużenia (odkształcenia, np. 10 procent, 20 procent, 30 procent, 50 procent).
  • Poddaje się go działaniu komory ozonowej przez określony czas (zwykle 24 godziny, 48 godzin, 72 godziny lub dłużej, w zależności od specyfikacji lub wymagań klienta).
  • Po zakończeniu okresu ekspozycji pobiera się próbki i bada pod kątem obecności, liczby, długości oraz głębokości/nasilenia pęknięć (zazwyczaj wizualnie i przy powiększeniu od 2X do 10X).

Pęknięcia są klasyfikowane zgodnie ze schematem klasyfikacji (zazwyczaj na podstawie gęstości i rozmiaru pęknięć). Powszechnie stosowane skale klasyfikacji wahają się od 0 (brak widocznych pęknięć) do wyższych liczb oznaczających rosnącą intensywność (np. wiele małych pęknięć, niewiele dużych pęknięć, pęknięcia głębokie). Czasami stosuje się proste kryterium „zaliczone/zatrzymane” (np. „pęknięcia niedopuszczalne”).

Typowe zastosowania obejmują kontrolę jakości, porównanie materiałów lub sprawdzenie, czy związek chemiczny spełnia specyfikację w realistycznych warunkach użytkowania, takich jak czas ekspozycji. Jest to metoda częściej stosowana w praktyce.

• Metoda B: Określenie naprężenia krytycznego lub czasu pierwszego pęknięcia. Ta metoda jest metodą czasu uszkodzenia lub metodą progową. Podczas stosowania testu,
  • Próbki testowe rozciąga się do jednego lub więcej zdefiniowanych poziomów wydłużenia (tak samo jak w metodzie A).
  • Próbki umieszcza się w komorze ozonowej i sprawdza okresowo (np. co kilka godzin) przez cały czas ekspozycji.
  • Badanie powtarza się do momentu pojawienia się na powierzchni pierwszych widocznych pęknięć.

Podczas oceny wynik jest podawany jako czas ekspozycji (w godzinach) potrzebny do powstania pierwszych pęknięć przy danym poziomie naprężenia. Dłuższy czas do powstania pierwszych pęknięć oznacza lepszą odporność na ozon. Można go również wykorzystać do określenia naprężenia krytycznego lub progowego (maksymalnego naprężenia, przy którym nie powstaną żadne pęknięcia nawet po bardzo długim czasie ekspozycji).

Typowe zastosowania obejmują prace badawczo-rozwojowe, sekwencjonowanie różnych związków lub określanie bezpiecznej granicy naprężenia roboczego gumy w środowisku ozonowym.

Warunki testowe zazwyczaj obejmują stężenie ozonu na poziomie 25–200 pphm (części na sto milionów), temperaturę około 40 stopni Celsjusza i poziom wydłużenia (np. wytrzymałość na rozciąganie 10–60%). Pęknięcia zazwyczaj ocenia się wizualnie pod 10-krotnym powiększeniem i klasyfikuje według ich stopnia nasilenia.

Metody referencyjne (mokre metody referencyjne chemiczne) służą do oznaczania stężenia ozonu w laboratoryjnych komorach badawczych. Zapewniają one dokładną kontrolę poziomu ozonu podczas badań.

Norma DIN 53509-1 jest technicznie bardzo podobna do normy „ISO 1431-1 Guma, wulkanizowana lub termoplastyczna – Odporność na pękanie ozonowe – Część 1: Badanie rozciągania statycznego i dynamicznego” i jest powszechnie uważana za równoważną lub za adaptację krajową. Wiele laboratoriów preferuje obecnie zaktualizowaną wersję ISO, która obejmuje zarówno badanie rozciągania statycznego, jak i dynamicznego. Norma DIN 53509 jest nadal stosowana jako punkt odniesienia w starszych specyfikacjach, szczególnie w przemyśle niemieckim i europejskim (takim jak motoryzacja i technologia uszczelnień).

Krótko mówiąc, norma DIN 53509 określa metody oceny odporności gumy i elastomerów na pękanie wywołane ozonem. Ozon w atmosferze może powodować degradację materiałów gumowych, szczególnie pod wpływem naprężeń. Norma ta zapewnia kontrolowany sposób symulacji takich warunków i oceny trwałości materiału.

Norma DIN 53509 koncentruje się na następujących kwestiach:

• Badanie gumy i elastomerów
• Narażenie na środowisko bogate w ozon
• Ocena powstawania pęknięć pod wpływem naprężeń.

Opisana metoda badawcza obejmuje:

• Przygotowanie próbek gumy do badań
• Zastosowanie określonego naprężenia rozciągającego
• Próbki umieszczane są w szczelnej komorze ozonowej.
• Kontrolowana ekspozycja na następujące substancje:
  • Stężenie ozonu
  • temperatura
  • czas

Po wystawieniu na działanie czynników zewnętrznych próbki poddaje się oględzinom w celu wykrycia pęknięć lub pogorszenia jakości powierzchni.

Test ten ma na celu określenie odporności materiału na działanie ozonu w rzeczywistych warunkach środowiskowych.

Podstawowy sprzęt testowy używany w testach obejmuje:

• Komora testowa ozonowa (światłoszczelna i hermetyczna)
• System produkcji i monitorowania ozonu
• Uchwyty na próbki, które przykładają stałe napięcie.

Typowe warunki, które są sprawdzane, są następujące:

• Stężenie ozonu (poziom ppm)
• temperatura
• Czas ekspozycji

Po wykonaniu testu wyniki ocenia się według następującego schematu:

• Obecność lub brak pęknięć
• Gęstość i rozmiar pęknięć
• Czas powstawania pęknięć

Materiały klasyfikuje się według ich odporności na ozon, która ma decydujące znaczenie dla trwałości.

Norma DIN 53509 jest szeroko stosowana w branżach, w których guma jest narażona na działanie powietrza i naprężeń. Na przykład:

• Motoryzacja (elementy uszczelniające, przewody, opony)
• Izolacja elektryczna
• Materiały budowlane
• Przemysłowe elementy gumowe

Normę tę uważa się za ważną z następujących powodów:

• Ozon może spowodować przedwczesne uszkodzenie części gumowych.
• Pomaga zapewnić długoterminową trwałość i bezpieczeństwo.
• Wspomaga dobór materiałów i kontrolę jakości.
• Zapobiega kosztownym awariom w krytycznych aplikacjach.

Podsumowując, norma DIN 53509 odegrała znaczącą rolę w standaryzacji metod oceny odporności materiałów gumowych na działanie ozonu. Chociaż została zastąpiona normą ISO 1431, jej metodologia pozostaje fundamentalna dla zrozumienia starzenia się gumy i jej trwałości w warunkach środowiskowych.

Obecnie części normy DIN 53509-1 zostały wycofane na rzecz zgodnej z nią serii norm ISO 1431, jednak norma ta jest nadal szeroko cytowana w literaturze technicznej, kartach charakterystyki materiałów i starszych specyfikacjach. Laboratoria w Niemczech i Europie często kalibrują sprzęt zgodnie z normami DIN 53509 i ISO 1431, aby zapewnić zgodność z wymaganiami klientów.

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 53509-1.