Extrusion 8-2016

Immer mehr Sicherheitsbauteile bestehen aus Kunststoffen. Im täglichen Gebrauch müssen sie nicht nur aggressiven Medien standhalten, sondern auch hohe mechanische Lasten ertragen. Die Frage, wie beständig – und wie sicher – diese Kunststoffe dabei sind, untersucht das Fraunhofer-Institut für Betriebs- festigkeit und Systemzuverlässig- keit LBF mit bildgebenden analytischen Techniken. D iese Verfahren verbessern die Scha- densanalytik an Kunststoffproduk- ten, weil sie aufgrund einfacher Proben- vorbereitung, hoher Empfindlichkeit und Ortsauflösung frühzeitig Materialverän- derungen erkennen. Durch die direkte Verknüpfung des sichtbaren Bilds mit spektroskopischer Information lassen sich Parameter wie Abbaugrad des Poly- meren, Additivgehalt und Morphologie ortsaufgelöst mit hoher Präzision unter- suchen. Moderne bildgebende Analysemethoden sind leistungsfähige Hilfsmittel bei der Ursachenklärung von Schadensfällen an Kunststoffkomponenten. Sie sind ein 72 Aus der Forschung Extrusion 8/2016 wertvolles Instrument bei der Statusana- lyse von Bauteilen, die belastenden Betriebsbedingungen wie korrosiven Medien, Wärme oder Strahlung ausge- setzt waren. Das Fraunhofer LBF hat in intensiver Forschungsarbeit Messproto- kolle für eine große Bandbreite von Compounds thermoplastischer Kunst- stoffe und Elastomeren erarbeitet, die es ermöglichen, mit höchster Ortsauflösung die räumliche Verteilung von Materialpa- rametern in Bauteilen zu bestimmen. Dies hat die Aufklärung von Schadens- fällen deutlich verbessert. Durch Nut- zung der aufgebauten Datenbanken und der umfassenden Expertise auf dem Ge- Mit moderner Schadensanalytik verstehen, wie Kunststoffe altern biet der Materialanalytik lassen sich die Einsatzmöglichkeiten von Polymeren in hoch belastenden Anwendungen zu- künftig sehr viel zuverlässiger abschät- zen. Die neuen Möglichkeiten der orts- aufgelösten Materialanalyse werden am Fraunhofer LBF systematisch zur Ent- wicklung neuer Polymerrezepturen ein- gesetzt. Dies reicht von der Auswahl der geeigneten Additivierung über die Opti- mierung der Verarbeitung bis hin zum Einsatztest. Schädigungsprozesse besser erfassen Polymere sind häufig Betriebsbedingun- gen ausgesetzt, die zu einem Material- abbau führen können. Zu den chemi- schen Einflussfaktoren zählen flüssige und gasförmige Umgebungsmedien, zu den physikalischen Größen die Tempera- tur und mechanische Last (Druck, Span- nung). Sie können aufgrund der Extrakti- on stabilisierender Additive, eindringen- der Medien und Veränderungen der Mo- lekulargewichtsverteilung des Polymeren zu Materialveränderungen führen. Ein klassischer Analyseansatz mit mechani- scher Probenpräparation, gefolgt von molekularanalytischen Techniken wie Gelpermeationschromatografie (GPC) und Messung der oxidativen Induktions- Bild 1: Orts- und zeitaufgelöster Gehalt von stabilisierendem Additiv in einem Bauteil ( Alle Abbildungen: Fraunhofer LBF ) Bild 2: Kristallite von Additiven in unterschiedlich verarbeiteten Compounds