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Eingeladener Vortrag
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Chemiluminescence for the early detection of weathering effects of coatings - Part I: Fundamentals
(2010)
The influence of weathering on the fire retardancy of polymers is investigated by means of a cone calorimeter test, before and after artificial weathering. The surface degradation was monitored using different techniques (ATR–FTIR, microscopy, colour measurement). Different kinds of polymeric materials were chosen, all as they are used in practice: polycarbonate (PC) blends, polyamide (PA) and polypropylene (PP) flame-retarded with arylphosphate, melamine cyanurate (MC) and intumescent formulation based on ammonium polyphosphate (APP), respectively.
All samples show material degradation at the surface due to weathering. No significant weathering influence occurs on the flame retardancy when it is a bulk property, as was observed for aryl phosphates in PC blends and MC in PA. When the fire retardancy is dominated by a surface mechanism, dependence on the duration of weathering is detected: for intumescent formulations based on ammonium APP in PP, a worsening in the formation of the intumescent network was observed.
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.
Radiation in the spectral ranges of UV and VIS are environmental impact factors that can cause ageing of many materials or products. The reason for this is that especially organic materials, such as food or many pharmaceutical, are subject to photochemical degradation. Of course, suited transparent packaging material may give protection against such impact for radiation sensitive fillings. But for this, it is necessary to know about the spectral range of the fillings sensitivity as well as about the radiation impact of the radiation sources that are relevant during the life time of the product.
The spectral irradiance for characterizing the emission of various radiation sources is easily measured by means of a spectroradiometer. The spectral sensitivity of a filling's property can be determined by spectrally dispersed irradiation, where the positions on a sample are related to the different wavelengths. Thus, the damaging effect of the different wavelengths can be directly evaluated. A lateral measurement of the relevant property change shows the activation spectrum, which is the product of the spectral radiant exposure and the spectral sensitivity. By measuring the spectral irradiance for each sample position, the spectral sensitivity of the ageing property can be calculated.
Comparing the fillings spectral sensitivity and the spectral irradiance of a potential radiation source during later transport and storage, conclusions can be drawn about necessary spectral absorption of a (partly) transparent packaging to give sufficient protection.
The setup for such investigation will be shown and several illustrating samples from daily food experience will be given.