Alterung von Kunststoffen während der Verarbeitung und im Gebrauch

Sonja Pongratz

Der Verarbeitungsprozeß wirkt sich durch thermische, oxidative und mechanische Belastungen auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Kunststoffen aus. Der Spritzgießprozeß prägt zudem die morphologische Struktur, die sich über die Diffusion von Sauerstoff auf die Alterung während einer Gebrauchsphase auswirken kann. Im Gebrauch spielt im Gegensatz zur Verarbeitung neben der chemischen Alterung die physikalische Alterung eine zusätzliche Rolle.
Der thermisch-oxidative Alterungsprozeß von Polyamid führt zu Kettenspaltungen und anschließenden Vernetzungsreaktionen, wobei es zudem zur Nachkondensation kommen kann. Polyamid zeigt während der Verarbeitung einen geringen Einfluß der Verarbeitungsatmosphäre auf das Alterungsverhalten, Es zeigen sich jedoch drastische Auswirkungen durch die mechanischen und thermischen Belastungen. In der Anwendung zeigt sich eine heterogener Alterung des Polyamids bedingt durch die geringe Sauerstoffdiffusion. Die Oberfläche des Polyamid vergilbt während der Kern unbeeinflußt ist. Durch die Oxidation in der Oberfläche wird die Nachkristallisation gegenüber einer nicht oxidierten Probe durch die höhere chemische Aktivität erhöht.
Die thermisch-oxidative Alterung von Polypropylen führt nur zu Kettenspaltungen. Die Oxidation von Polypropylen ist heterogen, wodurch in teilweise noch optisch unveränderten PP sich orange verfärbte, sehr spröde Bereiche hochoxidierten Materials befinden. Die Verarbeitungsatmosphäre zeigt einen deutlichen Einfluß auf die Eigenschaften des Polypropylens, wobei die Verarbeitungstemperatur und der Einfluß der Scherung berücksichtigt werden muß. In der Anwendung zeigt sich ebenfalls eine stärker ausgeprägte physikalische Alterung durch die Oxidation des Werkstoffs.