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- 8.0 Abteilungsleitung und andere (6)
- 6.3 Strukturanalytik (5)
- 5 Werkstofftechnik (3)
- 4 Material und Umwelt (2)
- 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe (2)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (2)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (1)
- 1.2 Biophotonik (1)
- 1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik (1)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (1)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (1)
- 5.6 Glas (1)
- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (1)
- 7.3 Brandingenieurwesen (1)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (1)
- 9 Komponentensicherheit (1)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (1)
Eingeladener Vortrag
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Temperature is an important parameter in weathering tests. In many (photo-)chemical degradation processes a Variation of the specimen temperature by A t = + 1 °C can cause a Variation of AP(property change) by ± 8%.
Since the early eighties it is well known that some types of black panel thermometers can show temperatures that are far below the maximum surface temperature of a black specimen. Although, there were precise requirements for the black coating of the BPT, a replacement by a white coating - depending on the design of the BPT - did not really change the temperature shown by the thermometer. There was no correlation between the BPT and the specimen surface temperature.
In Europe and later at ISO the so-called black- and white-standard thermometers BST/WST were introduced. Now, there are BST and WST (ISO) and there are thermally uninsulated and insulated BPT and WPT (ASTM), partly for artificial or for outdoor exposure. And there are other adventurous procedures to determine surface temperatures.
The different types of thermometers and different procedures will be discussed and it will be shown that there is no procedure which establishes a correlation between outdoor surface temperatures and surface temperatures in artificial exposure tests.
The aim of the joint project ViPQuali (Virtual Product Qualification) was to describe a components ageing behaviour in a given environment, by numerical simulation.
Having chosen polypropylene (PP) as the material, which does not show sensitivity to moisture, the relevant weathering parameters of the doseresponse functions could be limited to spectral irradiance and temperature.
In artificial irradiation tests, for PP plates of varied stabiliser content, spectral sensitivity as well as temperature dependence of irradiation-caused crack formation was quantified. For that purpose, samples were exposed both to artificial weathering tests at various constant temperatures and to spectrally resolved irradiation. The temperature dependence could be modelled by an Arrhenius fit. For fitting the spectral sensitivity, a plateau function was chosen. Subsequently, the stabiliser content was parameterised and extrapolated.
The formed dose–response functions were incorporated into a Computational Fluid Dynamics (CFD) software program, simulating the environment of a sample within a Phoenix-exposed IP/DP (Instrument Panel/Door Panel box) box, based on sun position and weather conditions, including radiation interactions. Observed local effects as well as the general ageing advance of PP hats are compared with respect to simulation and experiment.
Resulting from this project, for this most simple example of PP of varied stabiliser content, the time to failure can be estimated for each weathering exposure environment with known time-resolved irradiance and temperature conditions.
The optical transmission stability was investigated for commercially available polymer optical fibers (POFs) which were exposed to a climate of 92°C and 95% relative humidity for about 3300 h. The optical transmission stability of POFs was correlated to their thermooxidative stability. POFs possessed identical core material, poly(methyl methacrylate), but they differed in the materials used for the claddings. The optical transmission was measured online using a prototype device called multiplexer. The chemiluminescence (CL) technique was applied to characterize the thermooxidative stability and degradation of POFs. CL analysis reveals the thermooxidative degradation of bare POFs (core and cladding), predominantly of the claddings, as a result of climatic exposure. Ultraviolet-visible transmittance measurements demonstrated more changes in the claddings as compared to the cores due to degradation. The CL and optical measurements data indicated that the optical transmission stability of POFs was dependent mainly on the thermooxidative stability of the claddings and their chemical compositions.
Accelerated weathering test for plastics and coatings that are exposed to acidic precipitation
(2008)
Chemiluminescence for the early detection of weathering effects of coatings - Part I: Fundamentals
(2010)
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.
Degradation of poly(phenylphenylene-vinylene)-films during illumination and thermal treatment
(1994)
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.
Der Anteil von Polymeren als Funktions- und Konstruktionswerkstoffe in dauerhaften medizinischen Anwendungen steigt beständig. Derartige Materialien müssen den mechanischen, biologischen und chemischen Bedingungen im Körper widerstehen (u.a. Abrieb, Hydrolyse, Degradation) und gleichzeitig gut verträglich sein. Der sichere Einsatz von polymeren Materialien erfordert die Kenntnisse über ihre Langzeitstabilität unter verschiedenen äußeren Bedingungen. Diese sind nicht nur beeinflusst durch die unmittelbare Umgebung in vivo, sondern auch durch die Historie der verwendeten Materialien. Dazu zählen u. a. erhöhte Temperaturen unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre während der Verarbeitung oder die Exposition von ionisierender Strahlung oder reaktiven Radikalen während der Sterilisation.