ISO 1431 Guma wulkanizowana lub termoplastyczna – Odporność na pękanie ozonowe

Norma „ISO 1431 Guma wulkanizowana lub termoplastyczna – Odporność na pękanie ozonowe” wydana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) składa się z następujących podrozdziałów opublikowanych pod tym samym tytułem:

• Norma „ISO 1431-1 Część 1: Badania naprężeń statycznych i dynamicznych” opisuje procedury służące przewidywaniu odporności gumy wulkanizowanej lub termoplastycznej na pękanie przy wystawieniu na działanie powietrza o określonym stężeniu ozonu, określonej temperaturze oraz, w razie potrzeby, określonej wilgotności względnej, przy statycznym lub dynamicznym naprężeniu rozciągającym i przy braku wpływu bezpośredniego światła.

Niniejsza norma wykorzystuje obserwację wizualną, analizę obrazu lub obie te metody do oceny powstawania i wzrostu pęknięć. Możliwe jest również określenie zmian właściwości fizycznych lub chemicznych wynikających z narażenia. Odniesienia i alternatywne metody określania stężenia ozonu zawarto w normie ISO 1431-3.

Ozon jest zazwyczaj obecny w atmosferze w śladowych ilościach. Jednak nawet niewielkie ilości ozonu mogą powodować pękanie pod wpływem naprężeń rozciągających w delikatnych gumach, co prowadzi do utraty wytrzymałości. Dlatego gumy muszą być badane pod kątem odporności na działanie ozonu. Ze względu na niepewność związaną z naturalnym działaniem ozonu, badania odporności gumy na działanie ozonu są zazwyczaj przeprowadzane w laboratoriach, w specjalnie zaprojektowanych komorach ozonowych.

Należy zachować szczególną ostrożność przy próbie odniesienia wyników standardowych testów do parametrów eksploatacyjnych, ponieważ względna odporność różnych gum na działanie ozonu może się znacznie różnić w zależności od warunków, w szczególności stężenia ozonu, temperatury i wilgotności względnej. Ponadto testy przeprowadza się na cienkich próbkach odkształcanych pod wpływem rozciągania, a siła uderzenia na próbkach w trakcie eksploatacji może się znacznie różnić ze względu na wpływ rozmiaru oraz rodzaju i wielkości odkształcenia. Objaśnienia dotyczące natury pękania ozonowego znajdują się w dodatku do normy (Dodatek A).

• „ISO 1431-2 Norma „Część 2: Badania odkształceń dynamicznych” została wycofana ze stosowania, a jej treść została uwzględniona w najnowszej aktualizacji normy ISO 1431-1.
• Norma „ISO 1431-3 Część 3: Metody odniesienia i alternatywne do określania stężenia ozonu w laboratoryjnych komorach badawczych” opisuje trzy rodzaje metod określania stężenia ozonu w laboratoryjnych komorach badawczych.
  • Metoda A absorpcja UV: Metoda ta jest metodą referencyjną i jest stosowana jako narzędzie kalibracyjne dla alternatywnych metod B i C.
  • Metoda B Techniki instrumentalne:
    • B1: Elektrochemiczny
    • B2: Chemiluminescencja
  • Metoda C Techniki chemiczne na mokro:
    • Metoda I
    • Metoda II
    • Metoda III

Dostępne są różne techniki analizy mieszanin gazowych ozonu i powietrza stosowanych w testach pękania ozonowego gumy. Należą do nich metody chemiczne na mokro, ogniwa elektrochemiczne, absorpcja UV i chemiluminescencja etylenu.

Zasadniczo metody chemiczne na mokro, elektrochemiczne i absorpcyjne UV są porównywalne, ale w praktyce często nie dają takich samych rezultatów. Metody chemiczne na mokro, zazwyczaj obejmujące absorpcję ozonu w roztworze jodku potasu i miareczkowanie uwolnionego jodu tiosiarczanem sodu, były tradycyjnie stosowane w przemyśle gumowym i są określone w normach krajowych. Nie nadają się one do pracy ciągłej ani do kontroli i dlatego są mniej preferowane w praktyce niż metody instrumentalne. Wykazano, że uzyskane wyniki są wrażliwe na niewielkie różnice w procedurach badawczych oraz stężeniu i czystości odczynników, a stechiometria reakcji budzi wiele kontrowersji.

Metody elektrochemiczne są szeroko stosowane w przemyśle gumowym i okazały się przydatne do ciągłego monitorowania i kontroli ozonu. Stosowane są również metody chemiluminescencyjne. Ostatnio coraz częściej stosuje się analizatory absorpcji UV, które oferują podobne możliwości monitorowania i kontroli. Co najważniejsze, technika ta została przyjęta jako standard i jest powszechnie akceptowana przez wszystkie główne organizacje ochrony środowiska.

W związku z tym ta standardowa metoda absorpcji UV została przyjęta jako technika odniesienia, względem której kalibruje się wszystkie inne metody. Jak w przypadku każdego instrumentu pomiarowego, dokładność każdego instrumentu UV zależy od kalibracji i konserwacji jego podzespołów, dlatego nawet analizatory UV należy porównywać z akceptowanymi instrumentami standardowymi. W wielu krajach prowadzone są badania mające na celu zaproponowanie podstawowego instrumentu standardowego.

Seria norm ISO 1431 to norma międzynarodowa zawierająca metody badań służące do oceny odporności gumy wulkanizowanej lub termoplastycznej oraz niektórych tworzyw sztucznych na pękanie ozonowe w warunkach statycznych i dynamicznych. Norma ta ma kluczowe znaczenie dla branż, w których materiały gumowe i plastikowe są narażone na działanie ozonu, takich jak przemysł motoryzacyjny, lotniczy i kosmiczny oraz produkcja przemysłowa.

Ozon, wysoce reaktywna forma tlenu, jest obecny w atmosferze i może przyspieszać starzenie się materiałów, szczególnie w zastosowaniach zewnętrznych. Norma ta jest niezbędna do zapewnienia trwałości materiałów w środowiskach, w których ekspozycja na ozon jest znacząca, takich jak opony, uszczelki i węże. Pomaga producentom przewidywać żywotność produktów i spełniać wymagania branżowe.

Główne metody opisane w normie ISO 1431 to:

• Badanie naprężenia statycznego: Ta metoda ocenia odporność materiału na pękanie ozonowe przy stałym naprężeniu. Próbki do badań, zazwyczaj w kształcie hantli lub prostokątnych pasków, są wystawiane na działanie ozonu o określonym stężeniu (np. 50 ppm plus/minus 5 ppm, części na milion, objętościowo) w kontrolowanej temperaturze (zwykle 40 stopni Celsjusza plus/minus 2 stopnie Celsjusza) i wilgotności. Próbki są rozciągane do określonego wydłużenia (np. 20%) i utrzymywane w tej pozycji przez cały czas ekspozycji. Po określonym czasie (np. 24, 48 lub 72 godzinach) próbki są badane wizualnie lub mikroskopowo pod kątem pęknięć.
• Badanie odkształcenia dynamicznego: Metoda ta ocenia odporność na ozon przy cyklicznym rozciąganiu i relaksacji, symulując rzeczywiste warunki, w których materiały poddawane są powtarzalnym naprężeniom mechanicznym. Próbki umieszcza się w dynamicznej maszynie wytrzymałościowej, która poddaje je ciągłemu lub przerywanemu odkształceniu (np. wydłużeniu od 0 do 20%) pod wpływem ozonu. Metoda ta jest szczególnie ważna w zastosowaniach takich jak opony czy pasy, gdzie materiały poddawane są powtarzalnym naprężeniom.
• Testy przyspieszonego starzenia: Niniejsza norma zawiera przepisy dotyczące testów przyspieszonego starzenia, symulujących długotrwałe działanie ozonu w krótszym okresie czasu. Testy te wykorzystują wyższe stężenia ozonu lub podwyższone temperatury w celu przyspieszenia degradacji, umożliwiając producentom przewidywanie parametrów eksploatacyjnych materiału w dłuższym okresie.

Norma ta zawiera precyzyjne warunki testowania. Na przykład:

• Stężenie ozonu: Zwykle 25, 50, 100 lub 200 ppm, w zależności od wymagań testu.
• Temperatura: Standardowe testy przeprowadza się w temperaturze 40 stopni, jednak w przypadku niektórych zastosowań można stosować inne temperatury.
• Wilgotność: kontrolowana w celu zapewnienia spójnych wyników, gdyż wilgotność może mieć wpływ na degradację ozonu.

Przed badaniem próbki należy poddać kondycjonowaniu w celu wyeliminowania naprężeń szczątkowych (np. w temperaturze 23 stopni plus/minus 2 stopnie i przy wilgotności względnej 50 procent plus/minus 5 procent).

Aby zapewnić stałe warunki, wymagane są specjalistyczne komory testowe ozonowe wyposażone w generatory ozonu i precyzyjne systemy kontroli warunków środowiskowych. Komory muszą spełniać normy ISO 1431 dotyczące dokładności i powtarzalności.

Norma ISO 1431 określa znormalizowane metody dla:

• Kontrola jakości: Aby upewnić się, że materiały gumowe i plastikowe spełniają normy odporności na działanie ozonu.
• Dobór materiałów: Pomoc producentom w wyborze materiałów odpowiednich do konkretnych warunków środowiskowych.
• Rozwój produktu: Kierowanie formulacją związków odpornych na działanie ozonu, takich jak antyozonanty lub woski.
• Zgodność z przepisami: Aby spełnić wymagania branżowe i regulacyjne dotyczące produktów, takich jak podzespoły samochodowe i uszczelnienia przemysłowe.

Norma ta jest szczególnie ważna w takich gałęziach przemysłu, jak produkcja opon samochodowych, taśmociągów czy systemów uszczelniających, w których uszkodzenia materiałów spowodowane pękaniem ozonowym mogą stwarzać zagrożenie dla bezpieczeństwa lub powodować problemy z wydajnością.

Nasza organizacja, działająca od wielu lat i skrupulatnie śledząca globalny rozwój nauki i technologii, zatrudnia wykwalifikowany zespół i dysponuje rozbudowaną infrastrukturą do przeprowadzania testów, pomiarów i analiz w szerokim zakresie dziedzin dla firm ze wszystkich sektorów. W tym kontekście świadczymy również usługi testowania zgodnie z normą ISO 1431 „Guma wulkanizowana lub termoplastyczna – Odporność na pękanie ozonowe”.