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Mittwoch, der 26. Oktober 2022

Prüfverfahren der Gummiindustrie und deren Bewertung

Bei der Auswahl von Produkten aus Gummi ist es wichtig, die physikalischen und chemischen Eigenschaften des jeweiligen Teils zu kennen. Es lohnt sich also, die in der Gummiindustrie angewandten Prüfverfahren und deren Werte kennenzulernen. Die durch diese Tests ermittelten Werte sind oft auf den Produkten oder auf deren Datenblättern zu finden, oft kennen wir aber die Bedeutung der Zahlen- und Buchstabenkombinationen nicht.

Um Ihnen das Verständnis der oben dargestellten Parameter zu erleichtern, sind im Folgenden die gebräuchlichsten Testmethoden und die Interpretation ihrer Ergebnisse aufgeführt:

  • Shore-Härteprüfgerät,
  • Verschleißtest,
  • UV-Lichtbeständigkeit,
  • Vertikaler Elastizitätstest,
  • Stanzen,
  • Ermüdungsriss Prüfung,
  • Ozonbeständigkeit,
  • Kältetoleranz,
  • Mooney-Viskositätsmessung u
  • Schwungscheiben-Rheometer.

 

Methoden zum Testen von fertigen Gummiprodukten

Shore-Härteprüfgerät

Auch bekannt als Durometer, ein Verfahren und Instrument zur Messung der Eindruckhärte, das zur Messung der Härte von Polymeren, Elastomeren und Gummiprodukten verwendet wird. Das Messverfahren wurde in den 1920er Jahren von Albert F. Shore entwickelt, und es gibt je nach Form des Eindringkörpers mehrere Skalen, mit denen Druck auf das zu prüfende Objekt ausgeübt wird. Dies wird durch 00, 0, A, B, C oder D nach dem Wort Shore angezeigt, was von extra weichen bis zu extra harten Materialien reicht. Es gibt eine Überschneidung zwischen den Notenskalen zwischen 0 und 100, sodass sie auf mehreren Skalen erscheinen können, jedoch mit unterschiedlichen Werten für jede Substanz.

Gummiprodukte werden in erster Linie auf der Shore-A-Skala eingestuft, beispielsweise hat das Profil eines Autoreifens typischerweise einen Wert von 70, 70 Shore A.

Shore skálán elhelyezkedő különböző gumi és műanyag fajták

Verschiedene Arten von Gummi und Kunststoff befinden sich auf der Shore-Skala

Die Nachteile des Tests bestehen darin, dass er nicht für kleine Materialien verwendet werden kann, die dünner als 2 mm sind, und dass beim Testen ohne Ständer die Möglichkeit einer Bedienungsfehler besteht.

Verschleißtest

Derzeit werden zwei internationale Standards für die Verschleißprüfung verwendet. EN ISO 14890 (H, D und L) und DIN 22102 (Y, W und X). Davon vertragen die Produkte nach den Normen H (ISO) und X (DIN) nicht nur Verschleiß gut, sondern auch Schnitte, Stöße und Dellen.

Die entsprechenden Prüfungen sind ebenfalls genormt, das sind ISO 4649 und DIN 53516. Der Testprozess ist nicht kompliziert: An einem rotierenden Zylinder wird eine abrasive Oberfläche befestigt, und das Testobjekt wird darauf bewegt, und dann wird beobachtet, wie stark das Volumen der Testobjekte abgenommen hat. Das Ergebnis des Tests ist das verlorene Volumen, je höher also die Zahl, also das abgetragene Volumen, desto weniger verschleißfest ist das Material.

Die Abriebfestigkeit ist ein wichtiger Indikator für die Haltbarkeit. Oft gehen zwei oder drei billigere Produkte aus, während ein teureres, aber besser verschleißfestes Produkt noch verwendet werden kann. Daher lohnt es sich bei der Produktauswahl neben der Standardkategorie auch den im Test gemessenen Wert zu kennen, da es innerhalb der Kategorie Unterschiede geben kann.

UV-Lichtbeständigkeit

Die Prüfung nach der Norm ASTM D1148-13(2018) misst die Wirkung von UV-Licht auf weiße oder helle vulkanisierte Gummi Produkte wie Sportschuhe. Während des Tests werden Lichtquelle, Temperatur und Luftfeuchtigkeit kontrolliert, daher ist ein geschlossenes Gerät erforderlich, das der Norm entspricht.

Nach der Prüfung wird die Farbe des bei der Prüfung mit UV-Licht bestrahlten Werkstücks mit einem Farbmessgerät mit dem Neuzustand verglichen. Der so gemessene Farbabstand ist das Ergebnis der Prüfung. So:

Je höher der Wert, desto weniger hielt das getestete Material der Einwirkung von Sonnenlicht stand.

Vertikale Elastizität-Studie

Flexible Elastomer- und Gummi Produkte reagieren auf die Kraft eines äußeren Stoßes mit einer Gegenkraft. Diese Kraft wird durch den Test nach der Norm ASTM D2632 gemessen, und daraus kann die Elastizität des jeweiligen Gummi Produkts abgeleitet werden.

Der Ablauf der Prüfung besteht darin, einen Kolbenstange sechsmal hintereinander aus einer vorgegebenen Höhe senkrecht auf einen waagerecht liegenden Gegenstand fallen zu lassen. Die Höhe des vierten, fünften und sechsten Aufpralls wird visuell erfasst und dann gemittelt. Das erhaltene Ergebnis wird in Prozent ausgedrückt, was die Elastizität des getesteten Gummiprodukts charakterisiert.

Prüfverfahren für Gummi Rohstoffe

Stanzen

Mit dem Durchstoß-Test kann die Reißfestigkeit von Gummi, Leder, Papier, Textilien und ähnlichen Produkten geprüft werden. Mit der Maschine dafür üben wir Druck auf die Oberfläche der Produktprobe aus, die misst, wann das Material zwischen einem Druck von 0 – 40 kg / cm2 bricht.

Ein höherer Wert bedeutet einen besseren Widerstand. Dieser Wert ist besonders wichtig für Verpackungsmaterialien und Produkte, die unerwarteten Erschütterungen ausgesetzt sind.

Ermüdungsriss Prüfung

Bei Reifen ist zu prüfen, ob sie wiederholten Biegen ohne Rissbildung standhalten. Diese Art der Materialermüdung wird typischerweise mit einer Maschine vom Typ DeMattia gemäß der Norm ISO 132:2017 getestet. Diese Maschine unterzieht das Testmaterial einer Biegung mit der in der Norm angegebenen Geschwindigkeit, Stärke und Dichte.

Bei einer Art der Prüfung wird unbeschädigtes Material daraufhin untersucht, ob es bei häufig wiederholter Biegebelastung reißt. Die Messung ist nach ASTM D-430 kodiert. Das Ergebnis gibt an, wie viele Biegungen zum Reißen benötigt wurden, sodass ein höherer Wert einen besseren Widerstand anzeigt. Bei einer anderen Art von Test wird das Material geschnitten und die Neigung zur weiteren Rissbildung untersucht. Die Messung ist nach ASTM D-813 kodiert, die auch die Länge des Risses und die Anzahl der Biegewechsel erfasst.

Gumi teszt anyagok szabványos méretre szabva

Auf Standardgrößen zugeschnittene Gummi Prüfmaterialien

Es gibt noch eine andere Messmethode, die Ross-Methode. Allerdings führt es nur 100 Zyklen pro Minute aus, verglichen mit der Belastung des DeMattia-Systems mit 300 Zyklen pro Minute. Bei einem dritten Testverfahren wird das Gummi Produkt nach dem Ritzen einer 90°-Ablenkung an einer Stange mit 10 mm Durchmesser unterzogen. Es misst dann die Größe des Risses nach einer bestimmten Anzahl von Biegungen. Eine Lösung speziell zum Testen von Schuhsohlen.

Ozonbeständigkeit

Ozon Einwirkung kann bei vielen Gummiarten leicht zu Rissen führen. Besonders auf Produkte aus Naturkautschuk, Polybutadien, Styrol-Butadien und Nitrilkautschuk.

Die Ozon-Verträglichkeit kann nach mehreren Normen geprüft werden. Zum Beispiel ASTM D1149 Indoor, ASTM D1171 Outdoor oder EN/ISO 1431 Test. Letzteres Testverfahren erfordert eine Temperatur von 40°C, eine Ozonkonzentration von 50 pphm und eine 20%ige Belastung der Probe, wie z. B. Dehnen. Unter diesen Bedingungen verbringt die Probe 96 Stunden, deren Zustand alle zwei Stunden überprüft und Veränderungen und Risse aufgezeichnet werden. Je kleiner die Veränderung und je weniger Risse, desto widerstandsfähiger das Material.

Kältetoleranz

Bei bestimmten Produkten lohnt es sich, allgemeine Tests, wie Durometer, auch unter dem Gefrierpunkt durchzuführen. Drei Prüfnormen untersuchen jedoch gezielt, wie sich Materialien bei extremer Kälte verhalten. Dies sind besonders wichtige Tests für Gummi-, Leder-, Kunstleder- und Kunststoff Rohstoffe, da so sichergestellt werden kann, dass die daraus hergestellten Produkte auch in kalten Klimazonen gut funktionieren.

Das Prüfverfahren nach der Norm ASTM D1329 untersucht, wie gut ein Material seine Elastizität in gekühlter Umgebung behält. Dies wird getestet, indem es zuerst gedehnt, dann geklemmt und abgekühlt und schließlich gelöst und die Geschwindigkeit gemessen wird, mit der sich das Material zusammenzieht.

Der daraus errechenbare Prozentsatz wird in Abhängigkeit von der Temperatur ausgedrückt. Die beiden am häufigsten verwendeten Indikatoren sind TR10 und TR70, d.h. wie viel Grad hatte das Material, wenn der Kontraktionsrate 10 % bzw. 70 % betrug. Je niedriger die gemessene Temperatur, desto besser die Kältetoleranz des Materials.

ASTM D746 und ASTM D2137 testen den Sprödigkeit Punkt. Sie geben die Temperatur an, bei der Gummi oder ein anderes Elastomermaterial seine Elastizität soweit verliert, dass es unter physikalischer Einwirkung bricht.

Testverfahren zur Unterstützung der Produktentwicklung

Messung der Mooney-Viskosität

Die Mooney-Methode misst die Viskosität von gemischten oder ungemischten Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk und regeneriertem Kautschuk. Es zeigt auch, wie diese Materialien auf den Vulkanisationsprozess reagieren.

Die Maschine erhitzt Kautschuk als Rohstoff auf eine vorprogrammierte Temperatur und Zeit, während sie kontinuierlich seine Viskosität testet. Das Ergebnis lässt sich auch einfach grafisch darstellen.

Das Verfahren testet das Verhalten des Materials vor, während und unmittelbar nach der Vulkanisation. Auf diese Weise kann der für den gegebenen Rohstoff und das geplante Endprodukt am besten geeignete Vulkanisationsprozess abgeleitet und genau getestet werden.

Schwingscheiben-Rheometer

Dieses Gerät misst die Kraft, die erforderlich ist, um die aktuelle Viskosität des Materials zu überwinden, und damit die Viskosität des getesteten Materials.

Während des Prozesses wird der Maschine eine Rohgummi-Probe zugeführt. Darin wird eine Standardscheibe eingelegt, die die Maschine dreht. Die erste Messung nimmt den minimalen Drehmomentwert, der für die Drehung erforderlich ist. Anschließend erfolgt die Vulkanisation in der Anlage, wobei in regelmäßigen Abständen die zur Überwindung der Viskosität des Kautschuks notwendige Kraft neu gemessen wird.

Mit dieser Methode lässt sich genau bestimmen, welches Vulkanisationsverfahren angewendet wird, um aus dem gegebenen Rohstoff die beste Viskosität zu erzielen.

Qualitätsprodukte für die Gummiindustrie von SIC

Bei SIC achten wir besonders darauf, dass jedes Produkt aus dem für seine Verwendung am besten geeigneten Rohstoff hergestellt wird, um das Produkt jedes Mal für die jeweilige Herausforderung weiterzuentwickeln. Das Testen ist immer Teil des Produktplanung, da wir uns so sicher sein können, dass es tatsächlich eingehalten wird. Wenn Sie eine Komponente für die Gummiindustrie benötigen, die besondere Bedingungen erfüllt, wenden Sie sich vertrauensvoll an uns.

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