Испытание жестких ячеистых материалов по стандарту DIN 53423 — Испытание на изгиб

Стандарт «DIN 53423 Испытание жестких ячеистых материалов — Испытание на изгиб», опубликованный Немецким институтом стандартизации (DIN), описывает порядок проведения испытаний на изгиб жестких ячеистых материалов, таких как жесткие пенопласты. Этот стандарт широко используется в технических паспортах материалов, особенно для полиуретановых (ПУ) пенопластов, полиметакриламидных (ПМИ) пенопластов, меламиновых пенопластов и аналогичных жестких пенопластовых изделий, используемых в изоляции, строительстве, аэрокосмической отрасли, производстве модельных плит и композитных материалов для сердечников.

Более ранние испытания жестких пенопластов, как правило, основывались на серии стандартов DIN, например, DIN 53421 для сжатия и DIN 53423 для изгиба/деформации. В настоящее время большинство международных испытаний перешли к использованию совместимых международных стандартов, таких как:

• EN ISO 1209 Жесткие ячеистые пластмассы — Определение свойств при изгибе
• ISO 178 Пластмассы — Определение свойств при изгибе (данный стандарт в некоторых случаях адаптирован для пенопластов)
• Стандарт ASTM D790 — методы испытаний на изгибные свойства неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов.

Многие производители материалов до сих пор указывают значения стандарта DIN 53423 в старых технических паспортах для сравнения с прошлым или потому, что на них ссылаются старые сертификаты/продукты.

Согласно стандарту DIN 53423, испытания на изгиб определяют поведение образцов из жесткого пенопласта под действием трехточечных или четырехточечных изгибающих нагрузок вплоть до разрушения или достижения определенной деформации. Обычно указываются следующие основные характеристики:

• Прочность на изгиб: обычно выражается в Н/мм² или МПа (напряжение при разрушении или при определенном прогибе).
• Модуль упругости при изгибе: жесткость при изгибе, в Н/мм².

Типичная схема тестирования выглядит следующим образом:

• Образцы в форме прямоугольных стержней (размеры обычно 20 x 20 x 120 мм или аналогичные).
• Трехточечный изгиб с заданным пролетом опоры и скоростью нагружения.
• Измерение вплоть до разрушения или заданной деформации.

Жесткие пенополиуретаны демонстрируют значительные различия в зависимости от их плотности и типа:

• Монтажные/расширяющиеся пенополиуретановые материалы низкой плотности: прочность на изгиб приблизительно 0,7-7 Н/см².
• Жесткие пенополиуретановые материалы высокой плотности: прочность на изгиб приблизительно 20-34 Н/мм².
• Конструкционные пенополиуретаны PMI: значительно более высокие значения, как правило, по сравнению со стандартами DIN 53423, ISO 1209 и ASTM D790.
• Пенопластовые листы: Типичные листы для выставочных/моделирующих целей имеют прочность на изгиб приблизительно 2-4 Н/мм².

Эти значения часто встречаются в технических паспортах изоляционных пеноматериалов, сердечников сэндвич-панелей, пеноматериалов для дверных рам и композитных материалов.

До недавнего времени стандарт DIN 5342x составлял основу многих европейских методов характеризации пенопластов. Даже после его отмены он остается узнаваемым ориентиром при сравнении исторических характеристик материалов или при изучении старых сертификатов и патентов.

Сегодня, если требуется тестирование жестких ячеистых пластиков, используются следующие стандарты:

• Стандарты ISO 1209 или EN ISO 1209 для определения свойств жесткого пенопласта при прямом изгибе.
• Методы подготовки образцов, скорости тестирования и вычислений очень схожи.

Вкратце, стандарт DIN 53423 предоставляет метод определения поведения при изгибе жестких ячеистых материалов, таких как жесткие пенопласты. Однако, поскольку стандарт DIN 53423 устарел, в качестве современных альтернатив предлагаются международные стандарты, такие как ISO 1209-1 и ISO 1209-2.

Основная цель стандарта DIN 53423 — оценка сопротивления жестких ячеистых материалов изгибающим нагрузкам. Путем приложения контролируемой силы к образцу определяется, какую нагрузку материал может выдержать до деформации или разрушения.

Эта информация полезна производителям и исследователям в следующих областях:

• Оценка структурной целостности жестких пенопластов.
• Сравнение различных составов или плотностей пены.
• Оценка стабильности качества в производстве.
• Для определения пригодности для несущих или теплоизоляционных работ.

В число типичных материалов, подвергаемых испытаниям, входят:

• Жесткие полиуретановые (PUR/PIR) пены
• Пенополистирол (EPS, XPS)
• Фенольные пены
• Другие жесткие ячеистые пластмассы, используемые в теплоизоляции или сэндвич-конструкциях.

Стандарт DIN 53423 использует трехточечную схему изгиба. Основной принцип заключается в следующем:

• Прямоугольный испытательный образец поддерживается в двух точках (опорах).
• К центру образца прикладывается заряд.
• Приложенная сила вызывает изгиб образца.

Приложенная нагрузка и результирующая деформация регистрируются до тех пор, пока не произойдет определенное отклонение или разрушение. Этот метод позволяет измерить поведение материала при изгибе под действием изгибающего напряжения, что имеет решающее значение для жестких ячеистых материалов, которые часто подвергаются изгибающим нагрузкам в реальных условиях эксплуатации.

Для прохождения теста обычно требуется следующее:

• Универсальная испытательная машина с контролируемой нагрузкой (УИМ)
• Трехточечное гибочное приспособление с двумя опорами и центральным загрузочным наконечником.
• Система измерения отклонений для регистрации смещения.
• Система сбора данных для регистрации кривых зависимости нагрузки от деформации.

Нагрузка прикладывается постепенно с постоянной скоростью, при этом отслеживается реакция образца.

Образцы, используемые в тесте, обычно обладают следующими характеристиками:

• Прямоугольная форма
• Заданные длина, ширина и толщина
• Гладкая клеточная структура остается неповрежденной при нарезке.

Для обеспечения воспроизводимости результатов обычно необходима надлежащая подготовка образцов (температура и влажность) перед проведением испытаний.

Упрощенная процедура тестирования включает в себя следующее:

• Подготовка образцов: Образцы нарезаются до заданных размеров. Они выдерживаются в контролируемых лабораторных условиях.
• Сборка образца: образец помещается между двумя опорами гибочного приспособления.
• Нагрузка: Сила прикладывается к центру образца с постоянной скоростью перемещения траверсы.
• Измерение: В ходе испытания регистрируются нагрузка и прогиб.
• Разрушение или отклонение от заданного значения: Испытания продолжаются до тех пор, пока образец не разрушится или не достигнет определенной деформации.

Испытание на изгиб позволяет определить следующие параметры:

• Изгибающая нагрузка в момент разрушения
• Нагрузка при заданном отклонении
• Кривая зависимости нагрузки от прогиба
• Относительная жесткость на изгиб

Эти значения помогают охарактеризовать механическое поведение жестких ячеистых пластиков, особенно в тех областях применения, где возникают изгибающие напряжения.

Стандарт DIN 53423 больше не действует и в значительной степени заменен следующими международными стандартами:

• ISO 1209-1 Базовый тест на изгиб жестких ячеистых пластиков.
• ISO 1209-2 Определение прочности на изгиб и модуля упругости.

Эти стандарты предлагают более комплексные методы, включая расчет прочности на изгиб и модуля упругости с использованием трехточечной системы изгиба.

На протяжении многих лет наша организация, располагающая компетентным и опытным персоналом, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по тестированию и помогает в создании, внедрении и совершенствовании систем управления. В рамках этой деятельности мы также предоставляем услуги по тестированию в соответствии со стандартом DIN 53423.