Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
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Bewitterung und Alterung

Durch die Alterung von Kunststoffen ändern sich deren Eigenschaften oft bis zum Versagen des Materials. Korrosionsschutzbeschichtungen, harzbasierte Komposite für Windkraftanlagen, Bauteile in Autos, Bahnen oder Flugzeugen und viele Produkte des Consumerbereiches verlangen jedoch eine hohe Langzeitstabilität. Deshalb ist die Prüfung der Langzeitstabilität und die Vorhersage der Lebensdauer für Kunststoffe in Außenanwendungen besonders wichtig.

Wir bieten Ihnen dafür Prüfungen in Geräten zur simulierten Bewitterung, zur Klimalagerung oder thermischen Alterung an.

Eine kurze Zusammenfassung dieser Webseite finden Sie hier in Form eines flyers.

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Zur simulierten Bewitterung im Labor stehen Xenonbogen-Bewitterungsgeräte des Typs Ci4000 und SUNTEST XLS+ der Firma Atlas Material Testing Technology zur Verfügung. Wir führen sowohl normgerechte Prüfungen als auch Prüfungen mit Bewitterungszyklen nach Kundenspezifikation durch. Da lange Prüfzeiten hohe Kosten verursachen und die Entwicklung verzögern, besteht seitens der Industrie seit langem der Wunsch nach kürzeren Prüfprozeduren. Dies kann durch Nutzung zugeschnittener Bewitterungszyklen und aussagekräftiger Früherkennungsmethoden, die wir für Sie entwickeln oder Ihnen zur Verfügung stellen, erreicht werden.

Wir bieten Ihnen Bewitterungsprüfungen nach folgenden Normen an:

WoM Ci4000

  • AATCC TM16-1998, AATCC TM16-2004, AATCC TM169
  • ASTM C1442, ASTM D2565, ASTM D3424, ASTM D4303, ASTM D4355, ASTM D4459, ASTM D4798, ASTM D5071, ASTM D6551, ASTM D6695, ASTM D904, ASTM E1596, ASTM G151, ASTM G155, ASTM D7869-13
  • FLTM BI 160-01
  • GME 60292
  • GMW 14162, GMW 3414
  • ISO 105-B02, ISO 105-B04, ISO 105-B06, ISO 105-B10, ISO 12040, ISO 3917, ISO 4892-1, ISO 4892-2
  • JASO M346
  • MIL-STD 810F, MIL-STD 810G
  • PV 1303, PV 3929
  • SAE J2412, SAE J2527
  • VDA 621-429, VDA 621-430, VDA 75202
  • VW PV 3930

 

Suntest XLS+ (mit Suncool-Option)

  • ASTM D3424, ASTM D5071, ASTM D6695, ASTM G151, ASTM G155
  • ICH Guideline G5C
  • ISO 10977, ISO 11431, ISO 11979-5, ISO 4049, ISO 4892-1, ISO 4892-2, ISO 7491

 

Die klimatisierte Lagerung von Bauteilen, Prüfkörpern und unverarbeiteten Materialien ist eine wesentliche Voraussetzung für reproduzierbare Prüfungen.

Zur Klimalagerung stehen folgende Klimaschränke der Firma WEISS Umwelttechnik zur Verfügung:

  • WK 600
  • WK 11-180

Klimaprüfungen werden bei relativen Luftfeuchtigkeiten (rF) von 10%rF bis 98%rF zwischen 10°C und 95°C  durchgeführt. Temperaturlagerungen sind im Bereich von -40°C bis 180°C möglich.

Normgerechte Kontitionierungen erfolgen beispielsweise gemäß:

  • DIN EN ISO 291
  • DIN EN ISO 1110

Prüfungen zur Wärmealterung, Temperatur-Feuchte-Wechselbeanspruchung oder Feuchtigkeitsresistenz können ebenfalls normgerecht durchgeführt werden.

Für begleitende Prüfungen stehen eine Vielzahl physikalischer und chemischer Charakterisierungsmethoden zur Verfügung. Hierzu zählen auch industrienahe Prüfmethoden, wie

  • Gitterschnittprüfung
    Schneidabstand 1mm, 2mm, 3mm (0-250µm)
    ISO2409:2007, ASTM D3002 / D3359
  • Farb- und Glanzmessungen (Gerät: spectro-guide sphere gloss, BYK-Gardner GmbH)
    Farbe: ASTM D 2244, E 308, E 1164, DIN 5033, 5036, 6174, DIN EN ISO 11664, ISO 7724
    Glanz: ASTM D 523, D 2457, DIN 67530, ISO 2813, 7668
  • Transparenz (Gerät: haze-gard plus, BYK-Gardner GmbH)
    ASTM D 1003, ISO 13468

Verfolgung von Alterung und Schädigung

Bei der Kunststoffalterung läuft ein Wechselspiel einer Vielzahl physikalischer und chemischer Prozesse ab. Für die Lebensdauervorhersage muss man diese Prozesse kennen, erfassen, verstehen und in Modelle umsetzen.

Im Bereich Kunststoffe im Fraunhofer LBF stehen geeignete Mess- und Prüftechnik zur Erfassung der Kunststoffalterung und das zugehörige Wissen zur Verfügung. Beispielsweise wurden Ultraschallmesstechnik und NMR-Sensoren in Bewitterungsgeräte integriert, was die In-Situ-Verfolgung der Materialveränderung und die Optimierung von Bewitterungszyklen erlaubt. Eine zerstörungsfreie Prüfung der bewitterten Polymerbeschichtungen erfolgt beispielsweise durch Ultraschallmikroskopie. Klassische Strukturaufklärung mit bildgebenden und Streumethoden, dynamisch-mechanischer Analyse oder Differenzkalorimetrie ergänzen diese Spezialmethoden. Zur Erfassung chemischer Veränderungen dienen Methoden zur Molmassenbestimmung und die optische Spektroskopie.