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23.10.2007

Abbauprozess von Kunststoffen im Zeitrafferverfahren simulieren


Kunststoffe sind in unserer modernen Gesellschaft nicht wegzudenken. Technisch anspruchsvolle, hochkomplexe Produkte und Bauteile werden zunehmend aus Kunststoff gefertigt.

Welcher Kunststoff für welche Anwendung der Richtige ist und wie es um die technische Sicherheit von aus Kunststoff hergestellten Produkten und Bauteilen gestellt ist, kann nur mit aussagekräftigen Mess- und Prüfverfahren beantwortet werden. Die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung entwickelt Verfahren, die hierzu Antwort geben. Ihr Knowhow im Bereich Kunststoffe stellt die BAM auf der Messe K 2007 vom 24. bis 31. Oktober in Halle 4, Stand D14, in Düsseldorf vor.

Die BAM entwickelt Methoden, die den Abbauprozess von Kunststoffen im Zeitrafferverfahren möglichst wirklichkeitsgetreu in wenigen Monaten simulieren. Dazu werden die entsprechenden Kunststoffe aggressiven Medien, wie z. B. verdünnten Säuren oder Laugen, bei erhöhten Temperaturen und Drücken ausgesetzt. So soll mit diesem Verfahren eine realistische Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer von Geokunststoffen im Erdreich gegeben werden. Geokunststoffe werden unter anderem zur Böschungsstabilisierung oder im Straßenbau eingesetzt. Die dazu erforderliche Festigkeit muss viele Jahrzehnte erhalten bleiben. Sie wird durch die chemische Struktur der Kunststoffe bestimmt, die unter Einwirkung von Wasser und Sauerstoff im Boden angegriffen und zerstört werden kann.

Mit einem in der BAM entwickelten Ultraschall-Verfahren ist es jetzt möglich, den Aushärtevorgang von Kunststoffen, die Glas- oder Kohlefasern enthalten, on-line zu verfolgen und zu steuern. Diese verstärkten Kunststoffe werden wegen ihrer hohen mechanischen Belastbarkeit und ihres geringen Gewichts zunehmend für High-Tech-Bauteile der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbau eingesetzt. Die Bauteile werden aus flüssigem Harz bei Temperaturen zwischen 100 °C und 200 °C über eine chemische Reaktion hergestellt. Bei gegebener chemischer Zusammensetzung bestimmt der Aushärtevorgang die chemische Struktur des Kunststoffes. Diese beeinflusst die Festigkeit und letztendlich auch die technische Sicherheit. Dabei spielt die Aushärtezeit eine entscheidende Rolle: sie darf weder zu kurz noch zu lang sein. Ist sie zu kurz, so ist die mechanische Stabilität nicht mehr gegeben. Ist sie zu lang, wird das Produkt zu teuer, denn eine lange Aushärtungszeit beeinflusst die Eigenschaften nicht weiter positiv.

Dem Flammschutz von Kunststoffen kommt unter dem Gesichtspunkt der technischen Sicherheit in öffentlichen Bereichen eine besondere Bedeutung zu. In der BAM werden Arbeiten durchgeführt, um die Verbrennungs- und Flammschutzmechanismen von Kunststoffen aufzuklären und zu verstehen. Diese Erkenntnisse sollen in die Entwicklung neuer flammgeschützter Produkte einfließen. Dabei werden die thermische Zersetzung von Kunststoffen und die entstehenden Produkte untersucht und auch die Brandrisiken bestimmt.

Quelle: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)




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