Technologie
Chemische Eigenschaften
Wenn man einen Kunststoff für eine bestimmte Anwendung auswählt, ist es wichtig, den Widerstand des Materials gegenüber Medien und Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen, mit denen es in Kontakt kommen kann.
Vorgestellte Marken
- Desmopan®
- Thermoplastische Polyurethane
Zu den chemischen Eigenschaften, die bei der Auswahl eines Materials entscheidend sind, zählt die Chemikalienbeständigkeit, insbesondere die Beständigkeit gegenüber spezifischen Medien wie Säuren und alkalischen Lösungen, gesättigten Kohlenwasserstoffen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, Schmierölen sowie Fetten und Lösungsmitteln. Weitere chemische Eigenschaften sind die Resistenz eines Materials gegenüber Mikroben, Hydrolyse, UV-Strahlung, energiereicher Strahlung und Ozon.
Allgemeine Chemikalienbeständigkeit
Aufgrund ihrer stark variierenden chemischen Struktur können Desmopan®-Typen bei Kontakt mit Chemikalien sehr unterschiedliche Reaktionen aufweisen. Produkte auf Basis von Polyether unterscheiden sich in ihrem Verhalten grundsätzlich von Produkten auf Basis von Polyester, und auch die Härte des Materials kann eine Rolle spielen. Darüber hinaus haben selbstverständlich auch äußere Faktoren wie die Temperatur, die Konzentration der Chemikalie und die Dauer des Kontakts mit dem Medium großen Einfluss auf die Chemikalienbeständigkeit.
Wenn die Resistenz von Desmopan® gegenüber spezifischen Substanzmischungen nicht eindeutig ist, empfehlen wir Ihnen einen Sondertest, um herauszufinden, wie sich das Material auf mechanischem Niveau verhält, wenn es dem betreffenden Medium ausgesetzt wird. Wenn Desmopan® mit Chemikalien in Kontakt kommt, führt dies in der Regel zum Aufquellen und/oder zu chemischen Reaktionen in Verbindung mit einer Zersetzung des Materials. Das Aufquellen hat mit der Absorption von zumeist niedermolekularen Substanzen durch das TPU zu tun – ein umkehrbarer Prozess, da die Molekülketten nicht beschädigt werden. Dimensionsänderungen können allerdings zusammen mit einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Materials auftreten. In Extremfällen löst sich das TPU auf.
Wenn die Resistenz von Desmopan® gegenüber spezifischen Substanzmischungen nicht eindeutig ist, empfehlen wir Ihnen einen Sondertest, um herauszufinden, wie sich das Material auf mechanischem Niveau verhält, wenn es dem betreffenden Medium ausgesetzt wird. Wenn Desmopan® mit Chemikalien in Kontakt kommt, führt dies in der Regel zum Aufquellen und/oder zu chemischen Reaktionen in Verbindung mit einer Zersetzung des Materials. Das Aufquellen hat mit der Absorption von zumeist niedermolekularen Substanzen durch das TPU zu tun – ein umkehrbarer Prozess, da die Molekülketten nicht beschädigt werden. Dimensionsänderungen können allerdings zusammen mit einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Materials auftreten. In Extremfällen löst sich das TPU auf.
Beständigkeit gegenüber bestimmten Medien
Thermoplastische Polyurethane weisen bei Kontakt mit verschiedenen Medien sehr unterschiedliche Reaktionen auf. Hier folgt ein Überblick über die allgemeinen Reaktionen in Bezug auf eine Anzahl an Kategorien.
Säuren und alkalische Lösungen
Konzentrierte Säuren und alkalische Lösungen greifen Desmopan®-Produkte an und zersetzen sie, selbst bei Raumtemperatur. Die Resistenz gegenüber Säuren und alkalischen Lösungen mit schwacher Konzentration ist typabhängig und sollte durch Versuche am Fertigteil ermittelt werden.
Gesättigte Kohlenwasserstoffe
TPU quellen in gesättigten Kohlenwasserstoffen wie Dieselöl, Isooctan, Petroläther und Kerosin leicht auf. Diese Reaktion kann eine um 20 bis 30 % schwächere Reißfestigkeit zur Folge haben. Weiche Produkte quellen stärker auf als harte Produkte. Dieses Aufquellen ist allerdings umkehrbar.
Aromatische Kohlenwasserstoffe
Aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Toluol erzeugen ein starkes Aufquellen und eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften, selbst bei Raumtemperatur.
Schmieröle und Fette
Im Kontakt mit den Testölen ASTM 1, IRM-902 und IRM-903 sind TPU selbst bei hohen Temperaturen (bis zu 100 °C, je nach Härte) stabil. Viele der in der Praxis verwendeten Schmieröle sind jedoch Präparate mit Zusatzstoffen, die TPU beschädigen. Hier sind Immersionstests von größter Wichtigkeit. Vor allem Metallseifen neigen dazu, kritische Reaktionen hervorzurufen.
Lösungsmittel
Aliphatische Alkohole wie Ethanol und Isopropanol lassen TPU leicht aufquellen. In Ketonen wie Aceton, Methylethylketon (MEK) und Cyclohexanon sowie in aliphatischen Estern wie Ethylacetat und Butylacetat quellen TPU stark auf. Polare organische Lösungsmittel wie Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), N-Methylpyrrolidon und Tetrahydrofuran (THF) lösen TPU auf. Thermoplastische Polyurethane weisen in Kontakt mit verschiedenen Medien eine Reihe stark unterschiedlicher Reaktionen auf.
Säuren und alkalische Lösungen
Konzentrierte Säuren und alkalische Lösungen greifen Desmopan®-Produkte an und zersetzen sie, selbst bei Raumtemperatur. Die Resistenz gegenüber Säuren und alkalischen Lösungen mit schwacher Konzentration ist typabhängig und sollte durch Versuche am Fertigteil ermittelt werden.
Gesättigte Kohlenwasserstoffe
TPU quellen in gesättigten Kohlenwasserstoffen wie Dieselöl, Isooctan, Petroläther und Kerosin leicht auf. Diese Reaktion kann eine um 20 bis 30 % schwächere Reißfestigkeit zur Folge haben. Weiche Produkte quellen stärker auf als harte Produkte. Dieses Aufquellen ist allerdings umkehrbar.
Aromatische Kohlenwasserstoffe
Aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Toluol erzeugen ein starkes Aufquellen und eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften, selbst bei Raumtemperatur.
Schmieröle und Fette
Im Kontakt mit den Testölen ASTM 1, IRM-902 und IRM-903 sind TPU selbst bei hohen Temperaturen (bis zu 100 °C, je nach Härte) stabil. Viele der in der Praxis verwendeten Schmieröle sind jedoch Präparate mit Zusatzstoffen, die TPU beschädigen. Hier sind Immersionstests von größter Wichtigkeit. Vor allem Metallseifen neigen dazu, kritische Reaktionen hervorzurufen.
Lösungsmittel
Aliphatische Alkohole wie Ethanol und Isopropanol lassen TPU leicht aufquellen. In Ketonen wie Aceton, Methylethylketon (MEK) und Cyclohexanon sowie in aliphatischen Estern wie Ethylacetat und Butylacetat quellen TPU stark auf. Polare organische Lösungsmittel wie Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), N-Methylpyrrolidon und Tetrahydrofuran (THF) lösen TPU auf. Thermoplastische Polyurethane weisen in Kontakt mit verschiedenen Medien eine Reihe stark unterschiedlicher Reaktionen auf.
Methoden der Chemikalienbeständigkeitstests
Verschiedene Dienstleister bieten z.B. folgende Chemikalienbeständigkeitstests an:
Mikrobenbeständigkeit
Unter ungünstigen Konditionen (heißes Klima, hohe Feuchtigkeit, Bodenkontakt) können weiche bis mittelharte TPU auf Basis von Polyester von Pilzen und Bakterien angegriffen und zersetzt werden. Die Esterbindungen werden von Enzymen in den Mikroorganismen aufgespalten, was zu niedermolekularen Bausteinen führt. Verschleiß dieser Art ist häufig an Verfärbungen und der darauf folgenden Bildung von Rissen an mechanisch belasteten Stellen erkennbar. Durch den Zusatz von Mikrobiziden kann für einen gewissen Schutz gesorgt werden. Polyester TPU mit einer Härte über 50 Shore D werden in dr Regel von Mikroben nicht mehr angegriffen. Polyetherbindungen dagegen sind mikrobiellen Enzymen gegenüber resistent. Thermoplastische Polyurethane auf Basis von Polyether und feste TPU auf Basis von Polyester sind von Natur aus resistent gegenüber Mikroorganismen.
Hydrolysebeständigkeit
Bei hohen Temperaturen und hoher Feuchtigkeit weisen weiche bis mittelharte TPU auf Basis von Polyestern eine gewisse Hydrolyseempfindlichkeit auf. Wassermoleküle spalten die Estergruppen, und die Molekülmasse nimmt beträchtlich ab, was zu schlechteren mechanischen Eigenschaften führt. Harte TPU auf Basis von Polyester weisen in der Praxis selten Fehlleistungen auf. All unsere Desmopan®-Typen für den Allgemeingebrauch enthalten wirksame Stabilisatoren. Diese sind für Ether-Typen allerdings nicht erforderlich.
Strahlenresistenz
UV-Strahlung
Wie alle Polymere werden TPU von UV-Strahlung angegriffen. Im Falle von Produkten für den Allgemeingebrauch führt der Kontakt mit UV-Strahlung zu einer deutlichen Vergilbung der Oberfläche. Dies bewirkt allerdings keine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften. TPU auf Basis von aliphatischen Diisocyanaten weisen keine auf UV-Strahlung zurückzuführende Vergilbung auf.
Das Ausmaß der Vergilbung und die Beeinträchtigung mechanischer Eigenschaften können durch den Zusatz von geeigneten Lichtstabilisatoren beträchtlich eingeschränkt werden. Es stehen Desmopan®-Typen zur Verfügung, die derartige Wirkstoffe bereits enthalten, aber auch Masterbatches, die bei Bedarf hinzugefügt werden können. Im Rahmen von Witterungsbeständigkeitstests über einen längeren Zeitraum konnte festgestellt werden, dass sich Schädigungen des Materials durch UV-Strahlung und Hydrolyse überlagern können.
Energiereiche Strahlung
Desmopan® weist eine herausragende Widerstandsfähigkeit gegenüber α-, β- und γ-Strahlung auf.
Wie alle Polymere werden TPU von UV-Strahlung angegriffen. Im Falle von Produkten für den Allgemeingebrauch führt der Kontakt mit UV-Strahlung zu einer deutlichen Vergilbung der Oberfläche. Dies bewirkt allerdings keine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften. TPU auf Basis von aliphatischen Diisocyanaten weisen keine auf UV-Strahlung zurückzuführende Vergilbung auf.
Das Ausmaß der Vergilbung und die Beeinträchtigung mechanischer Eigenschaften können durch den Zusatz von geeigneten Lichtstabilisatoren beträchtlich eingeschränkt werden. Es stehen Desmopan®-Typen zur Verfügung, die derartige Wirkstoffe bereits enthalten, aber auch Masterbatches, die bei Bedarf hinzugefügt werden können. Im Rahmen von Witterungsbeständigkeitstests über einen längeren Zeitraum konnte festgestellt werden, dass sich Schädigungen des Materials durch UV-Strahlung und Hydrolyse überlagern können.
Energiereiche Strahlung
Desmopan® weist eine herausragende Widerstandsfähigkeit gegenüber α-, β- und γ-Strahlung auf.
Ozonresistenz
Die Ozonresistenz eines Materials spielt in der Kautschukindustrie eine Schlüsselrolle, da eine große Anzahl an Elastomeren Doppelbindungen enthält, die durch Ozon mit seiner stark oxidierenden Wirkung aufgespalten werden können. Desmopan®-Typen weisen eine sehr hohe Ozonresistenz auf. Es konnte keine Versprödung festgestellt werden. Die Ozonresistenz eines Materials spielt in der Kautschukindustrie eine Schlüsselrolle, da eine große Anzahl an Elastomeren Doppelbindungen enthält, die durch Ozon mit seiner stark oxidierenden Wirkung aufgespalten werden können. Desmopan®-Typen weisen eine sehr hohe Ozonresistenz auf. Es konnte keine Versprödung festgestellt werden.
Methoden der Witterungsbeständigkeitstests
Verschiedene Dienstleister bieten z.B. folgende Witterungsbeständigkeitstests an:
