Beständigkeit von Kunststoffen (Zweibändige Ausgabe)

2 Prüfmethoden (S. 142-143)

2.1 Allgemeines

In der Praxis beeinflussen Strahlung, Wärme und Luft sowie mechanische Belastungen und/oder Umgebungsmedien (Luft, Wasser, Öl etc.) die Alterung. Prüftechnisch werden deren Einflüsse auf die Alterung getrennt ermittelt, um eindeutige Aussagen über die einzelnen Einflussgrößen zu ermöglichen. Hierbei werden synergetische oder antagonistische Effekte bei gleichzeitiger Einwirkung der einzelnen Faktoren vernachlässigt. Bei den Prüfungen unterscheidet man zwischen praxisnahen und zeitraffenden Versuchen. In praxisnahen Versuchen werden die Prüfkörper den auch im Anwendungsfall vorliegenden Einflüssen ausgesetzt. Die Prüfdauer entspricht hierbei der Einsatzdauer bis zum Erreichen der kritischen Eigenschaftsänderung, kann also gegebenenfalls sehr lange sein. Zudem ist die genaue Duplizierung der Praxisbedingungen häufig problematisch, wie besonders das Beispiel der Freibewitterung zeigt. Die zeitraffenden Versuche (beschleunigte Alterung) haben daher eine weitaus größere Bedeutung. Es ist jedoch stets zu berücksichtigen, dass Versuche mit simulierten Alterungseinflüssen nur dann sinnvoll sind, wenn sich eine Korrelation zum praktischen Alterungsverhalten nachweisen lässt.

2.1.1 Möglichkeiten der Lebensdauerprüfung

Die Forderung nach immer kürzeren Prüfzeiten ist wirtschaftlich verständlich. Sie stößt aber an materialspezifische Grenzen. Für die Zeitraffung bleibt oftmals nur die Intensivierung eines oder mehrerer Einflussparameter. Das hat aber zur Folge, dass die Abbauprozesse, z. B. bei der zeitraffenden Bewitterung, nicht zwangsläufig in gleicher Weise ablaufen wie beim praktischen Gebrauch.

Die „Lebensdauer" für einen bestimmten Kunststoff kann je nach Einsatzgebiet und der besonderen Eigenschaft, welche für die Gebrauchstauglichkeit ausschlaggebend ist, sowie den zusätzlichen Anforderungen (z. B. mechanische Dauerbelastung, Wechselbiegebeanspruchung) verschieden definiert sein. Entscheidend ist, dass die im Alterungsversuch geprüfte Eigenschaft entweder unmittelbar der in der Anwendung geforderten Eigenschaft entspricht, oder zu dieser in einem eindeutigen Zusammenhang steht. Ferner muss jener Eigenschaftswert definiert sein, dessen Erreichen das Ende der Gebrauchstauglichkeit anzeigt, anstelle eines numerischen Messwertes kann dies auch ein evtl. durch ein Vergleichsmuster vorgegebener äußerer Zustand sein. Um aus den Prüfergebnissen auf die Lebensdauer bei Anwendungen zu schließen, gibt es mehrere Möglichkeiten:

. Alterung unter Simulation der Praxisbedingungen,
. zeitraffende Prüfung mit rechnerischer Extrapolation von Kurzversuchen auf Langzeiteinwirkungen oder von beschleunigenden Bedingungen auf normale Einsatzbedingungen, s. Kapitel 1.6,
. Zugrundelegung der Energie-Äquivalenzregel,
. Parallelalterung mit Vergleichssubstanzen oder Standard-Referenzmaterialien.

2.1.1.1 Simulation der Praxisbedingungen
Die Simulation der Praxisbedingungen erlaubt im Allgemeinen keine zeitraffende Ermittlung von Kennwerten, dafür liefert die Prüfzeit unmittelbar die tatsächliche Lebensdauer. Hiervon wird meist bei der Prüfung von Fertigartikeln oder sonstigen großdimensionierten Proben Gebrauch gemacht. Besondere Bedeutung besitzt sie, wenn bei der Alterung Einflüsse mit physikalischer Langzeitwirkung, wie mechanische Relaxationsprozesse, entscheidend sind, weil nur sichere Ergebnisse aus Versuchen mit Praxisbedingungen erwartet werden können.

Die Freibewitterung ist nur dann als eine Simulation der Praxisbedingungen anzusehen, wenn die Exposition im Einsatzklima erfolgt. Meist werden Freibewitterungsversuche jedoch im warm-trockenen oder feucht-warmen Klima ausgeführt, um einen Beschleunigungseffekt zu erzielen, so dass die Lebensdauer im gemäßigten Klima hiermit nicht direkt ermittelt werden kann und auf indirekte Korrelationsmethoden zurückgegriffen werden muss. Ferner ist bei der Bewertung von Freibewitterungsdaten zu berücksichtigen, dass sie auch bei gleichem Klima wegen der intensiveren Expositionsbedingungen (meist unter 45o nach Süden geneigt und ohne Schatteneinflüsse) eine stärkere Schädigung repräsentieren als diese bei gewöhnlichem Außeneinsatz auftritt.