DIN 53765 Skúšanie plastov a elastomérov - Termická analýza - DSC metóda

Norma „DIN 53765 Skúšanie plastov a elastomérov – Tepelná analýza – Metóda DSC“, vydaná Nemeckým inštitútom pre normalizáciu (DIN), opisuje metódu na stanovenie odolnosti plastov voči oderu pomocou brúsneho kotúča (alebo trecieho kotúča). V podstate ide o Taberovu skúšku oderu.

Diferenciálna skenovacia kalorimetria (DSC) je jednou z najpoužívanejších techník termickej analýzy pri charakterizácii plastov (termoplastov a termosetov) a elastomérov (gumy a materiály podobné gume). Keď sú vzorka aj inertný referenčný materiál podrobené kontrolovanému teplotnému programu, meria sa rozdiel v tepelnom toku medzi nimi. To odhaľuje dôležité tepelné prechody a reakcie, ktoré ovplyvňujú spracovanie materiálu, jeho výkon, kontrolu kvality a analýzu porúch.

V experimente s diferenciálnou skenovacou kalorimetriou (DSC),

Malá vzorka (zvyčajne 5 – 20 mg) sa umiestni do nádoby vedľa prázdnej referenčnej nádoby.
Zariadenie ohrieva alebo chladí konštantnou rýchlosťou (zvyčajne 10 stupňov/min alebo 20 stupňov/min).
Senzor detekuje akýkoľvek endotermický (pohlcovanie tepla, napr. topenie, sklený prechod) alebo exotermický (uvoľňovanie tepla, napr. kryštalizácia, vytvrdzovanie, oxidácia) dej.
Výsledky sú znázornené ako graf, ktorý predstavuje vzťah medzi tepelným tokom a teplotou alebo časom.

Existujú dva hlavné typy zariadení:

DSC tepelného toku: Meria teplotný rozdiel medzi vzorkou a referenciou.
Vyvažovanie výkonu DSC: Upravuje výkon tak, aby sa teplota vzorky a referencie udržiavala na rovnakej teplote.

Modulovaná DSC je pokročilý variant, ktorý superponuje sínusové teplotné kmitanie na oddelenie reverzných (súvisiacich s tepelnou kapacitou) a nereverzných (kinetických) udalostí pre lepšie rozlíšenie prekrývajúcich sa prechodov.

Diferenciálna skenovacia kalorimetria (DSC) poskytuje cenné údaje pre vývoj materiálov aj pre zabezpečenie kvality:

Teplota skleného prechodu: Označuje prechod zo sklovitého do gumovitého stavu. Medzi typické aplikácie patrí flexibilita, krehkosť a jej kritický význam pre elastoméry a amorfné plasty.
Teplota topenia a entalpia: Udáva bod topenia kryštalických oblastí. Typické aplikácie zahŕňajú stupeň kryštalinity a teplotu spracovania termoplastov.
Teplota a entalpia kryštalizácie: Indikuje kryštalizáciu počas chladenia. Typické aplikácie, spracovateľské správanie a nukleačné činidlá.
Kryštalinita: Udáva percento obsahu kryštálov. Medzi typické aplikácie patrí mechanická pevnosť a bariérové vlastnosti.
Vytvrdzovanie/zosieťovanie: Udáva entalpiu a teplotu reakcie. Medzi typické aplikácie patrí vulkanizácia termosetov a elastomérov.
Čas oxidačnej indukcie / čas nástupu: Vykazuje oxidačnú stabilitu. Typické použitie: Stabilizačný účinok v polyolefínoch a kaučukoch.
Merná tepelná kapacita: Označuje kapacitu akumulácie tepla. Medzi typické aplikácie patrí tepelný manažment a simulácie spracovania.
Degradácia/tepelná stabilita: Indikuje začiatok degradácie. Typické použitie: horné limity prevádzkovej teploty.

V prípade elastomérov je DSC obzvlášť užitočná na stanovenie teploty skleného prechodu (zvyčajne veľmi nízka pre väčšinu kaučukov, napr. mínus 60 stupňov), identifikáciu pridaných plastov alebo plnív a hodnotenie zvyškových účinkov vytvrdzovania alebo zmäkčovadiel. Môže tiež pomôcť identifikovať kontaminanty alebo zloženie zmesí, ktoré by tradičné metódy mohli prehliadnuť.

Postup opísaný v norme DIN 53765 vo všeobecnosti nasleduje tieto kroky:

Plochá skúšobná vzorka je upevnená na otočnom stole.
Dva brúsne kotúče špecifikovaného typu sa pritlačia na vzorku definovaným zaťažením (zvyčajne 250 g, 500 g, 750 g alebo 1000 g na rameno).
Vzorka sa otáča pod kolesami a vytvára vzor opotrebenia v podobe priečnych pružín.

Odolnosť proti opotrebovaniu sa hodnotí pomocou nasledujúcich metód:

Strata hmotnosti (rozdiel hmotnosti pred a po určitom počte cyklov, zvyčajne 1000 cyklov)
Strata objemu
Vizuálne posúdenie opotrebovaného povrchu.

Skúška preukazuje odolnosť materiálu voči opotrebovaniu v šmyku zŕn.

Táto metóda sa používa na hodnotenie odolnosti nasledujúcich materiálov voči opotrebovaniu:

Tvrdé a flexibilné plasty
povlaky
Lamináty
podlahové krytiny
Guma a elastoméry (bežne používané v praxi)
Koža, textil, farby, papier (hoci názov sa zameriava na plasty)

Toto je obzvlášť dôležité pre materiály, ktoré sú vystavené treniu, oderu alebo premávke chodcov.

Stručne povedané, norma DIN 53765 opisuje metódy na stanovenie elektrickej vodivosti (alebo odporu) plastov a polymérnych materiálov. Táto vlastnosť je kritická v aplikáciách, kde je potrebné kontrolovať elektrostatické správanie, izoláciu alebo vodivosť. Táto norma sa široko používa v odvetviach, ako je elektronika, automobilový priemysel, obalový priemysel a materiálové inžinierstvo, najmä pri hodnotení antistatických a vodivých plastov.

Hlavné ciele normy DIN 53765 sú nasledovné:

Meranie elektrickej vodivosti plastov.
Vyhodnotiť povrchový a objemový odpor.
Materiály možno klasifikovať takto:
- izolátor
- Antistatický
- vodivá

To pomáha výrobcom zabezpečiť, aby materiály spĺňali požiadavky na výkon a bezpečnosť.

Norma DIN 53765 sa vzťahuje na nasledujúce:

Termoplasty a termosety
Vodivé polymérne kompozity (napr. plasty plnené uhlíkom)
Potiahnuté alebo upravené plastové povrchy

Medzi typické aplikácie tejto normy patria:

Elektronické kryty
Komponenty interiéru automobilu
Obalové materiály pre citlivú elektroniku.
Podlahové krytiny a podlahy vyžadujúce statickú kontrolu.

Elektrická vodivosť je inverznou hodnotou merného odporu. Táto norma zvyčajne hodnotí nasledovné:

Objemový odpor: Odpor naprieč materiálom.
Povrchový odpor: Odpor naprieč povrchom.

Proces testovania vo všeobecnosti prebieha podľa týchto krokov:

Príprava vzorky: Vzorky musia mať definovanú geometriu a hrúbku. Povrchy musia byť čisté a upravené. Podmienky prostredia (teplota, vlhkosť) musia byť kontrolované.
Použité vybavenie zahŕňa: vysokoodporový merač (elektrometer), elektródy (kruhové alebo doskové) a ochranný krúžok na minimalizáciu zvodových prúdov.
Postup: Vzorka sa umiestni medzi elektródy. Aplikuje sa známe napätie. Zmeria sa výsledný prúd. Merný odpor sa vypočíta pomocou štandardných vzorcov.

Norma DIN 53765 je dôležitá z nasledujúcich dôvodov:

Elektrostatická bezpečnosť: Zabraňuje poškodeniu citlivej elektroniky statickým výbojom a znižuje riziko požiaru alebo výbuchu v nebezpečnom prostredí.
Kontrola kvality: Zabezpečuje konzistentné elektrické vlastnosti počas celej výroby.
Vývoj materiálov: Podporuje vývoj vodivých plnív (sadza, grafén) a antistatických prísad.

Záverom možno povedať, že norma DIN 53765 je základnou normou pre hodnotenie elektrického správania plastov, najmä v aplikáciách, kde je elektrostatická kontrola kritická. Poskytovaním spoľahlivých metód na meranie vodivosti a odporu pomáha priemyselným odvetviam zabezpečiť bezpečnosť, výkon a súlad výrobkov s predpismi.

Naša organizácia s kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby, ktoré potrebujú, a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov manažérstva. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou DIN 53765.