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Combined impact of ultraviolet and chemical fluids on high-density polyethylene packaging material
(2012)
To investigate the ageing behaviour of filled plastic containers outdoors, square cuts of the wall of two high-density polyethylene (HDPE) types were exposed to ultraviolet (UV) radiation at their front side and to specific liquid chemicals (de-ionized water, surfactant or White Spirit) at their back. The UV radiant exposure at the front side was 80 MJ/m².
To compare the actions of the different exposures, separate dark backside fluid exposures were performed, in parallel. Besides, UV weathering was carried out until a UV radiant exposure of 325 MJ/m², being roughly comparable to outdoor exposure of one year in Northern Australia.
An unpigmented HDPE included in the investigation gave no sufficient protection for the White Spirit. In addition, it showed clear degradation after several of these exposures. In combination with the White Spirit, an increase of carbonyl bonds was measured, presumably assignable to degradation products of the White Spirit.
For a pigmented HDPE material, with the implemented combined exposures, no relevant damage was observed, within applied the exposure period.
For polypropylene of varied stabilization, spectral sensitivity as well as temperature dependence of irradiation caused crack formation was determined in artificial irradiation tests. UV radiant exposure HUV necessary to generate crack formation was measured both in spectrally dispersed irradiation and artificial irradiation in a Fluorescent UV lamp device. Dependencies were fitted to a plateau function and an Arrhenius function, respectively, to describe the action of irradiation by response functions. Applied to weather data from Phoenix, the results were compared with respective outdoor exposure results.
Für Polypropylen unterschiedlicher Stabilisierung wurden in künstlichen Bestrahlungstests sowohl die spektrale Empfindlichkeit als auch die Temperaturabhängigkeit der Rissbildung quantitativ ermittelt. Dafür wurde die Dauer bis zur Rissbildung sowohl bei spektraler Bestrahlung als auch bei Bestrahlung in einem UV-Leuchtstofflampengerät bei verschiedenen Temperaturen bestimmt.
Die Temperaturabhängigkeit konnte als Arrhenius-Abhängigkeit beschrieben werden; das Wirkungsspektrum wurde an eine Stufenfunktion angepasst. Anschließend wurde auch noch der Einfluss des Stabilisatorgehalts als Potenzfit parametrisiert. Die Einzelabhängigkeiten wurden zu einer Gesamtfunktion der Wirkungen in Abhängigkeit der Dosis zusammengesetzt, die es ermöglicht die Wirkungen unterschiedlicher Dosiskombinationen abzuschätzen.
Zur Validierung der Dosis-Wirkungsfunktionen wurden Freibewitterungsergebnisse aus Phoenix/Arizona herangezogen. Mit der Dosis, die sich aus den Wetterdaten dieser Freibewitterung ergibt, wurden anhand der Dosis-Wirkungs-Funktionen die jeweiligen Lebensdauern errechnet und mit dem experimentell bestimmten Versagen in der Freibewitterung verglichen.
Die Arbeiten erfolgten im Rahmen des ViPQuali-Projektes mit dem Ziel der Bestimmung der Materialkenngrößen.
Einfluss von Feuchte und Nässe auf die Witterungs-induzierte Alterung am Beispiel eines Polyurethans
(2017)
In diesem Beitrag soll der relative Einfluss des Wassers als Feuchte und Nässe unter den Beanspruchungsfaktoren untersucht werden. Die Unterscheidung von Luftfeuchte und Nässe bezüglich ihrer Wirkung ist dabei notwendig, weil die stehende Nässe zusätzliche Extraktionswirkung besitzt und auch die verfügbare Sauerstoffmenge beeinflusst.
Dazu wurde ein Polymer, das im Rahmen des BAM-internen Projektes PolyComp untersucht wird, künstlich bewittert. Hierzu wurde ein Fluoreszenzlampengerät mit UV-A 340 nm Leuchtstoffröhren verwendet, in dessen Probenraum durch zusätzliche Kammern die gleichzeitige Bewitterung unter drei unterschiedlichen Feuchte-Varianten realisiert wurde (bei konstanter Temperatur):
- UV und trocken
- UV und hohe Luftfeuchte
- UV und stehende Nässe
Das gleichzeitige Einwirken der einzelnen Einflussfaktoren kann dabei konkurrierende oder aufeinander folgende chemische Reaktionen und physikalische Prozesse und somit ein anderes Ergebnis bewirken, als wenn sie isoliert nacheinander auf eine Probe eingewirkt hätten.
Über die erwähnten Varianten hinaus kann auch noch der spezifische Einfluss der UV-Strahlung mit untersucht werden, weil die Proben im Bereich ihrer Befestigung verdeckt sind.
Die Methodik und erste Ergebnisse dieser Untersuchung werden präsentiert.