DIN 53765 Badanie tworzyw sztucznych i elastomerów – Analiza termiczna – Metoda DSC

Norma „DIN 53765 Badanie tworzyw sztucznych i elastomerów – Analiza termiczna – Metoda DSC”, opublikowana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje metodę określania odporności na ścieranie tworzyw sztucznych za pomocą tarczy ściernej (lub koła ciernego). Jest to w zasadzie test ścierania Tabera.

Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) jest jedną z najpowszechniej stosowanych technik analizy termicznej w charakterystyce tworzyw sztucznych (termoplastycznych i termoutwardzalnych) oraz elastomerów (gum i materiałów gumopodobnych). Gdy zarówno próbka, jak i obojętny materiał odniesienia zostaną poddane kontrolowanemu programowi temperaturowemu, mierzona jest różnica w przepływie ciepła między nimi. Ujawnia to ważne przemiany cieplne i reakcje, które wpływają na przetwarzanie materiału, jego wydajność, kontrolę jakości i analizę uszkodzeń.

W eksperymencie różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC)

• Małą próbkę (zwykle 5–20 mg) umieszcza się w pojemniku obok pustego pojemnika referencyjnego.
• Urządzenie ogrzewa lub chłodzi w stałym tempie (zwykle 10 stopni/min lub 20 stopni/min).
• Czujnik wykrywa wszelkie zdarzenia endotermiczne (pochłaniające ciepło, np. topienie, przemiana szklista) lub egzotermiczne (uwalniające ciepło, np. krystalizacja, utwardzanie, utlenianie).
• Wyniki przedstawiono w postaci wykresu przedstawiającego zależność między przepływem ciepła a temperaturą lub czasem.

Istnieją dwa główne typy urządzeń:

• Przepływ ciepła DSC: Pomiar różnicy temperatur między próbką i punktem odniesienia.
• Równoważenie mocy DSC: Reguluje moc w celu utrzymania tej samej temperatury próbki i odniesienia.

Modulowana DSC to zaawansowana wersja, która nakłada sinusoidalne oscylacje temperatury w celu oddzielenia zdarzeń odwracających (związanych z pojemnością cieplną) i nieodwracających (kinetycznych) w celu lepszego rozdzielenia nakładających się przejść.

Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) dostarcza cennych danych zarówno do rozwoju materiałów, jak i zapewnienia jakości:

• Temperatura zeszklenia: wskazuje na przejście ze stanu szklistego w gumowaty. Typowe zastosowania obejmują elastyczność, kruchość i jej kluczowe znaczenie dla elastomerów i tworzyw amorficznych.
• Temperatura topnienia i entalpia: Wskazuje temperaturę topnienia obszarów krystalicznych. Typowe zastosowania obejmują stopień krystaliczności i temperaturę przetwarzania tworzyw termoplastycznych.
• Temperatura i entalpia krystalizacji: Wskazuje na krystalizację podczas chłodzenia. Typowe zastosowania, zachowanie podczas przetwarzania i czynniki zarodkujące.
• Krystaliczność: Wskazuje procentową zawartość kryształów. Typowe zastosowania obejmują wytrzymałość mechaniczną i właściwości barierowe.
• Utwardzanie/sieciowanie: Wskazuje na entalpię i temperaturę reakcji. Typowe zastosowania obejmują wulkanizację tworzyw termoutwardzalnych i elastomerów.
• Czas indukcji utleniania / czas rozpoczęcia utleniania: Wykazuje stabilność oksydacyjną. Typowe zastosowanie: Aktywność stabilizująca w poliolefinach i kauczukach.
• Ciepło właściwe: wskazuje na zdolność magazynowania ciepła. Typowe zastosowania obejmują zarządzanie temperaturą i symulacje przetwarzania.
• Degradacja/stabilność termiczna: Wskazuje na początek degradacji. Typowe zastosowanie: górne granice temperatury roboczej.

W przypadku elastomerów DSC jest szczególnie użyteczna do określania temperatury zeszklenia (zazwyczaj bardzo niskiej dla większości kauczuków, np. minus 60 stopni), identyfikacji dodanych tworzyw sztucznych lub wypełniaczy oraz oceny resztkowego utwardzania lub wpływu plastyfikatorów. Może również pomóc w identyfikacji zanieczyszczeń lub składów mieszanek, które tradycyjne metody mogłyby pominąć.

Procedura opisana w normie DIN 53765 zasadniczo obejmuje następujące kroki:

• Płaską próbkę testową umieszczono na obracającym się stole obrotowym.
• Dwa koła ścierne określonego typu są dociskane do próbki z określonym obciążeniem (zwykle 250 g, 500 g, 750 g lub 1000 g na ramię).
• Próbka obraca się pod kołami, tworząc wzór zużycia w postaci sprężyn poprzecznych.

Odporność na zużycie ocenia się za pomocą następujących metod:

• Utrata masy (różnica masy przed i po określonej liczbie cykli, zwykle 1000 cykli)
• Utrata objętości
• Ocena wizualna zużytej powierzchni.

Badanie ma na celu sprawdzenie odporności materiału na zużycie wskutek ścinania ziaren.

Metodę tę stosuje się do oceny odporności na zużycie następujących materiałów:

• Twarde i elastyczne tworzywa sztuczne
• powłoki
• Laminaty
• wykładziny podłogowe
• Guma i elastomery (powszechnie stosowane w praktyce)
• Skóra, tekstylia, farby, papier (choć tytuł skupia się na tworzywach sztucznych)

Jest to szczególnie ważne w przypadku materiałów narażonych na tarcie, ścieranie lub ruch pieszy.

Krótko mówiąc, norma DIN 53765 określa metody określania przewodności elektrycznej (lub rezystancji) tworzyw sztucznych i materiałów polimerowych. Ta właściwość ma kluczowe znaczenie w zastosowaniach, w których konieczne jest kontrolowanie właściwości elektrostatycznych, izolacji lub przewodności. Norma ta jest szeroko stosowana w sektorach takich jak elektronika, motoryzacja, opakowania i inżynieria materiałowa, szczególnie w ocenie tworzyw sztucznych antystatycznych i przewodzących.

Główne cele normy DIN 53765 są następujące:

• Pomiar przewodnictwa elektrycznego tworzyw sztucznych.
• Aby ocenić opór powierzchniowy i objętościowy.
• Materiały można sklasyfikować następująco:
  • Izolator
  • antystatyczne
  • prowadzenie

Pomaga to producentom mieć pewność, że materiały spełniają wymagania dotyczące wydajności i bezpieczeństwa.

Norma DIN 53765 ma zastosowanie do następujących zagadnień:

• Tworzywa termoplastyczne i termoutwardzalne
• Kompozyty polimerowe przewodzące (np. tworzywa sztuczne wypełnione węglem)
• Powierzchnie z tworzyw sztucznych powlekane lub modyfikowane

Typowe zastosowania tej normy obejmują:

• Obudowy elektroniczne
• Elementy wnętrza samochodu
• Materiały opakowaniowe do delikatnych urządzeń elektronicznych.
• Pokrycia podłogowe i podłogi wymagające kontroli statyczności.

Przewodność elektryczna jest odwrotnością rezystywności. Norma ta zazwyczaj ocenia następujące parametry:

• Opór objętościowy: opór poprzeczny materiału.
• Rezystywność powierzchniowa: opór na danej powierzchni.

Proces testowania zazwyczaj przebiega następująco:

• Przygotowanie próbek: Próbki muszą mieć określoną geometrię i grubość. Powierzchnie muszą być czyste i odpowiednio przygotowane. Warunki środowiskowe (temperatura, wilgotność) muszą być kontrolowane.
• Stosowany sprzęt obejmuje: miernik wysokiego oporu (elektrometr), elektrody (pierścieniowe lub płytkowe) oraz pierścień ochronny minimalizujący prądy upływowe.
• Procedura: Próbkę umieszcza się między elektrodami. Przykłada się znane napięcie. Mierzy się natężenie prądu. Rezystywność oblicza się za pomocą standardowych wzorów.

Norma DIN 53765 jest ważna z następujących powodów:

• Bezpieczeństwo elektrostatyczne: Zapobiega uszkodzeniom wrażliwych urządzeń elektronicznych przez wyładowania elektrostatyczne i zmniejsza ryzyko pożaru lub wybuchu w niebezpiecznych środowiskach.
• Kontrola jakości: zapewnia spójne parametry elektryczne w całym procesie produkcji.
• Rozwój materiałów: Wspieranie rozwoju wypełniaczy przewodzących (sadza, grafen) i dodatków antystatycznych.

Podsumowując, norma DIN 53765 jest podstawową normą do oceny właściwości elektrycznych tworzyw sztucznych, szczególnie w zastosowaniach, w których kontrola elektrostatyczna ma kluczowe znaczenie. Zapewniając niezawodne metody pomiaru przewodności i rezystancji, pomaga ona przedsiębiorstwom zapewnić bezpieczeństwo, wydajność i zgodność produktów.

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 53765.