Das Würzburger Kunststoff-Zentrum kann die thermo-oxidativen Alterung von Kunststoffen mit Hilfe des Hochdruck-Autoklaven-Tests beschleunigen. Dieses Verfahren ermöglicht es, Kunststoffe, die mit unterschiedlichen Stabilisator-Paketen ausgestattet sind, schnell und effektiv zu vergleichen.
Im Vergleich zur herkömmlichen Ofenalterung bietet der Hochdruck-Autoklaven-Test eine bis zu zehnmal schnellere thermo-oxidative Alterung durch eine erhöhte Sauerstoffverfügbarkeit bei gleichzeitig moderaten Temperaturen. Dies ermöglicht eine Bewertung der Materialstabilität innerhalb von wenigen Wochen bzw. Monaten. Die Probekörper werden in ein wässriges Medium eingetaucht, was die Berücksichtigung von Auswaschungs- und Hydrolyse-Effekten ermöglicht. Zusätzlich kann der Einfluss des pH-Werts auf die Alterung untersucht werden. Auf diese Weise wird eine umfassende Analyse gewährleistet.
Autoklavenprüfung in den Laboren der Prüfabteilung des SKZ. (Foto: Luca Hoffmannbeck, SKZ)
Der Sauerstoffdruck im Hochdruck-Autoklaven wird kontinuierlich aufgezeichnet. Diese Daten ermöglichen es, den Sauerstoffverbrauch des zu untersuchenden Materials während der Oxidation zu verfolgen. Beispielsweise konnte bei Proben aus HDPE gezeigt werden, dass ein erhöhter Sauerstoffbedarf mit der Abnahme der mechanischen Eigenschaften einhergeht. Eine Änderung des Sauerstoffverbrauchs kann somit als Indikator für den Beginn des thermo-oxidativen Versagens des Materials dienen. Die thermo-oxidative Lebensdauer kann durch Prüfung bei fünf verschiedenen Kombinationen aus Temperatur und Sauerstoffdruck mit anschließender Arrhenius-typischer Auswertung abgeschätzt werden. Für einen schnellen Rezeptur-Vergleich kann auch ein Ein-Punkt-Versuch durchgeführt werden, der zwar keine Lebensdauerabschätzung ermöglicht, aber eine schnelle Einschätzung der Performance der Rezeptur und Antioxidantien erlaubt.
„Der Einsatz des Hochdruck-Autoklaven bietet uns die Möglichkeit, Kunststoffprodukte schneller zu testen, sodass wir effizientere Lösungen anbieten können,” erklärt Anja Armani, Projektmanagerin beim SKZ. „Weltweit gibt es nur wenige Prüfinstitute, die solche Prüfungen durchführen“, ergänzt Alexander Ebenbeck, Leiter Vertrieb Prüfung.
