Chemische Beständigkeit

Was ist Chemikalienbeständigkeit?

Beim Chemikalienbeständigkeitstest wird die Probe in einem definierten chemischen Medium bei einer bestimmten Temperatur und Dauer gehalten. Anschließend wird die Veränderung von Masse, Abmessungen, Aussehen und mechanischen Eigenschaften gemessen. Die beanspruchte Variante (ISO 22088) zeigt das Risiko umgebungsbedingter Spannungsrisse.

Zweck von Chemikalienbeständigkeit

Der Zweck besteht darin, festzustellen, ob das Produkt den Chemikalien in seiner Betriebsumgebung standhält. Eine der heimtückischsten Formen der Beschädigung von Kunststoffen besteht darin, dass eine Chemikalie, die für sich genommen harmlos erscheint, unter Belastung Risse verursacht.

Bei welchen Produkten wird Chemikalienbeständigkeit angewendet?

Lagertanks und Rohre für Chemikalien
Kraftstoff- und Flüssigkeitssysteme für Kraftfahrzeuge
Verpackung des Reinigungsprodukts
Labor- und medizinische Verbrauchsmaterialien
Dichtungen und Dichtelemente

In welchen Branchen wird Chemikalienbeständigkeit eingesetzt?

KunststoffeVerpackungAutomobilElektronikBauwesen

Normen zu Chemikalienbeständigkeit

ISO 175 (Bestimmung der Auswirkungen des Eintauchens in flüssige Chemikalien auf Kunststoffe)
ISO 22088-Reihe (Bestimmung der Beständigkeit gegen Spannungsrisse in der Umgebung)
ASTM D543 (Beständigkeit von Kunststoffen gegenüber chemischen Reagenzien)
ASTM D1693 (Umweltbedingte Spannungsrissbildung von Ethylenkunststoffen)

Prüfbedingungen für Chemikalienbeständigkeit

Kimyasal ortam: Das Element, das die Serviceumgebung des Produkts darstellt; von der Spezifikation
Temperatur und Dauer: Um den Servicezustand widerzuspiegeln; von der Spezifikation
Gerilme durumu: Freies Eintauchen oder unter ständiger Belastung/Stress
Gemessene Mengen: Masse- und Größenänderung, Aussehen, Härte, Zugeigenschaften

Prüfgerät für Chemikalienbeständigkeit

Chemikalienbeständige Tauchgefäße und temperaturgesteuerter Ofen
Analysewaagen und Dimensionsmessgeräte
Spannvorrichtungen (Biegeband, C-Ring)
Zugprüfgerät
Abzugshaube und persönliche Schutzausrüstung

Probenanforderungen für Chemikalienbeständigkeit

Die Probe muss so entnommen werden, dass sie die Charge bzw. den Produktionslauf repräsentiert.
Die Probenbeschreibung, die Materialart und ggf. die Produktionsrichtung müssen angegeben werden.
Der anzuwendende Standard und etwaige Kundenspezifikationen müssen zusammen mit dem Muster angegeben werden.
Der Test kann destruktiv sein; Die erforderliche Probenanzahl muss vorab bestätigt werden.
Zu prüfende Oberflächen müssen während des Transports geschützt werden.

Dauer von Chemikalienbeständigkeit

Die Eintauchdauer ergibt sich aus der Spezifikation und kann von Tagen bis Monaten reichen. Zur Überwachung des Prozesses sind Zwischenbewertungspunkte vorgesehen.

Ablauf von Chemikalienbeständigkeit

1Die Einsatzumgebung wird bestimmt und die Prüfchemikalie ausgewählt.
2Es werden Proben vorbereitet und erste Messungen durchgeführt.
3Bei Bedarf werden die Proben unter der definierten Belastung fixiert.
4Die Proben werden in die Chemikalie eingetaucht und auf Temperatur gehalten.
5An definierten Zwischenpunkten werden Proben entnommen und untersucht.
6Am Ende werden die Proben gereinigt und konditioniert.
7Es werden Änderungen in Masse, Abmessungen, Aussehen und mechanischen Eigenschaften gemessen.

Annahmekriterien für Chemikalienbeständigkeit

Der Methodenstandard definiert, wie der Test durchgeführt wird, nicht wie das Ergebnis aussehen muss. Die Akzeptanzgrenze ergibt sich aus der Material- oder Produktnorm, der Kundenspezifikation oder der einschlägigen Vorschrift; Auf dieser Seite wird daher keine Zahlenbegrenzung angegeben.

Auswertung der Ergebnisse

Das Ergebnis wird als prozentuale Veränderung gegenüber dem Ausgangs- und Sehbefund angegeben. Die Akzeptanzgrenze ergibt sich aus der Produktspezifikation. Rissbildung, Blasenbildung oder merkliche Schwellung weisen darauf hin, dass das Material-Chemikalien-Paar ungeeignet ist.

Prüfbericht zu Chemikalienbeständigkeit

Probenbeschreibung, Material-/Produktinformationen und ggf. Chargennummer
Probenvorbereitungsmethode und Konditionierungsbedingungen
Es gelten Standard- und Testbedingungen
Verwendetes Instrument und Kalibrierungsstatus
Messergebnisse und Einheiten
Messunsicherheit (falls gewünscht)
Eine Aussage, dass das Ergebnis nur für die zum Test eingereichte Probe gilt

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Kunststoffprüfung — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test Chemikalienbeständigkeit gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Kunststoffprüfungen bestimmen das mechanische, thermische und Brennverhalten eines Polymerwerkstoffs. Anders als Metalle sind Kunststoffe VISKOELASTISCH: Ihr Verhalten hängt von Belastungsgeschwindigkeit, Temperatur und Feuchtigkeit ab. Dasselbe Material liefert daher unter unterschiedlichen Bedingungen unterschiedliche Ergebnisse, und die Prüfbedingungen sind ein untrennbarer Teil des Ergebnisses.

Die praktische Folge der Viskoelastizität ist Folgendes: Ein Kunststoffteil verformt sich unter konstanter Last mit der Zeit weiter (Kriechen), und die bei konstanter Verformung getragene Spannung nimmt mit der Zeit ab (Spannungsrelaxation). Eine Schraubverbindung lockert sich, eine Klemme verliert ihre Klemmkraft, ein Regal hängt mit der Zeit durch. Ein kurzzeitiger Zugversuch zeigt dieses Verhalten nicht; es ist ein Langzeitversuch oder ein beschleunigtes Modell erforderlich.

Das thermische Verhalten ist die zweite Hauptachse. Die Schmelzflussrate zeigt die Verarbeitbarkeit des Materials und die Konsistenz von Charge zu Charge; die Wärmeformbeständigkeitstemperatur und der Vicat-Erweichungspunkt geben eine grobe Grenze für die Einsatztemperatur an. Die thermische Analyse (DSC, TGA, DMA) offenbart die Identität des Materials: Glasübergangstemperatur, Schmelzverhalten, Kristallinität, Füllstoffgehalt und Zersetzungstemperatur.

Das Brennverhalten ist die dritte Achse und ist direkt mit Produktnormen verknüpft. Die UL-94-Klasse und der Grenzsauerstoffindex werden in das Materialdatenblatt aufgenommen; für das Gehäuse eines Elektrogeräts wird eine bestimmte Klasse verlangt, während für ein Bauprodukt ein anderes Klassifizierungssystem gilt.

Alterung ist der am häufigsten übersprungene Teil des Gebiets. Kunststoffe zersetzen sich unter UV, Wärme, Feuchtigkeit und Sauerstoff: Die Farbe ändert sich, die Oberfläche reißt, die Schlagzähigkeit sinkt. Bei einem für den Außenbereich bestimmten Teil zählen nicht die Werte am ersten Tag, sondern die Werte nach der Alterung. Xenon-Bogen- und Fluoreszenz-UV-Geräte beschleunigen diesen Abbau und ermöglichen einen Vergleich.

Das Ergebnis dieser Familie wird meist in das Materialdatenblatt eingetragen, und Produktnormen verweisen auf dieses Datenblatt. Zwischen dem Datenblattwert und dem Verhalten des tatsächlichen Teils kann es jedoch einen Unterschied geben: die beim Spritzgießen entstehende Orientierung, Bindenähte und innere Spannungen lassen das Teil anders reagieren als das Probestück.

Die Verwendung von Rezyklat hat dem Gebiet eine neue Frage hinzugefügt. Rezyklierte Harze variieren von Charge zu Charge; mechanische Eigenschaften, Farbe und Brennverhalten können sich zwischen Chargen verschieben. Für einen Hersteller, der Rezyklat verwendet, ist die Eingangskontrolle des Materials daher keine Option, sondern eine Notwendigkeit.

Methodengruppen in diesem Bereich

Mechanisch
Zug, Druck, Biegung, Charpy- und Izod-Schlagzähigkeit, Härte (Shore), Kriechen und umgebungsbedingte Spannungsrissbildung.
Thermisch
Schmelzflussindex (MFI), Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT), Vicat-Erweichungstemperatur, lineare Wärmeausdehnung.
Thermische Analyse
Übergangstemperaturen und Kristallinität durch DSC, Zusammensetzung und Zersetzung durch TGA, dynamisch-mechanisches Verhalten durch DMA.
Brennverhalten
UL-94-Klassifizierung, Grenzsauerstoffindex (LOI), Glühdraht- und Nadelflammprüfungen.
Altern
Beschleunigte Alterung durch Xenonbogen und fluoreszierendes UV, Warmluftalterung, Feuchtigkeit und Kondensation.
Physikalisch
Dichte, Wasseraufnahme, Aschegehalt, Gas- und Wasserdampfdurchlässigkeit von Folien und Platten.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Ein Kunststoffergebnis ohne angegebene Prüfgeschwindigkeit und -temperatur kann nicht interpretiert werden; das viskoelastische Verhalten hängt von diesen Parametern ab.
Ein Probestückergebnis überträgt sich nicht direkt auf das tatsächliche Teil; die Spritzgussorientierung und Bindenähte sind entscheidend.
HDT- und Vicat-Werte sind KEINE Einsatztemperaturen; sie sind ein grober Hinweis auf eine Obergrenze und gelten nicht unter Last.
Die UL-94-Klasse hängt von der Dicke ab; eine andere Wandstärke erfordert eine erneute Verifizierung.
Bei feuchtigkeitsaufnehmenden Polymeren (wie Polyamid) sind die Ergebnisse irreführend, wenn keine Konditionierung durchgeführt wird.
Die Ergebnisse von ASTM D638 und ISO 527 sind nicht direkt gleichwertig; Die Probengeometrien und Ratendefinitionen sind unterschiedlich.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Materialauswahl und Lieferantenfreigabe
Erfüllung der Brennbarkeits- und Wärmeanforderungen der Produktnorm
Überprüfung der Verwendung von Rezyklatanteil und Chargenkontrolle
Kontrolle des Formgebungsprozesses und Chargenkonsistenz
Nachweis der Alterungsbeständigkeit für den Außeneinsatz

Häufige Fragen zu Chemikalienbeständigkeit

Warum wird es auch unter Stress getestet?

Viele Kunststoffe können unter Belastung einer Chemikalie nicht standhalten, denen sie im unbelasteten Zustand widerstehen. Auf diese Weise entstehen umweltbedingte Spannungsrisse, die einen erheblichen Teil der Feldbrüche erklären.

Wie lang sollte die Testdauer sein?

Der Servicezustand des Produkts bestimmt die Dauer. Der Standard schlägt keine Dauer vor; die Spezifikation oder Risikobewertung definiert es.

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