Korrosionsbeständigkeit von Kunststoffen – BKM
Der Definition nach ist Korrosion eine chemische Reaktion, bei der ein Werkstoff so mit den Stoffen in seiner Umgebung reagiert, dass sich der Werkstoff verändert. Häufig wird eine hohe Korrosionsbeständigkeit in erster Linie mit Metallen in Verbindung gebracht.
Die Norm DIN EN ISO 8044, die erstmals Mitte der 1970er-Jahre formuliert wurde, bezieht sich jedoch speziell auf metallische Werkstoffe.
Sie definiert Korrosion als eine physikalisch-chemische Wechselwirkung zwischen einem Metall und seiner Umgebung, die zu einer Veränderung der Eigenschaften des Metalls führt und die Funktion des metallischen Werkstoffs beeinträchtigen kann.
Dennoch können auch andere Werkstoffe wie Kunststoffe durch Umwelteinflüsse beeinträchtigt werden, wobei dieser Prozess oft ebenfalls als Korrosion bezeichnet wird, auch wenn er nicht durch eine Redoxreaktion verursacht wird. Daher ist es wichtig, Kunststoffe durch geeignete Rezepturen oder Beschichtungen so einzustellen, dass eine dauerhafte Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse gegeben ist.
Inhalt:
Korrosionsbedingte Schadensbilder bei Kunststoffen
Ebenso wie metallische Werkstoffe sind auch Kunststoffe korrosiven Einflüssen ausgesetzt, auf die sie in gleicher Form reagieren. In der Folge können bei den Produkten oder Bauteilen Veränderungen und Beeinträchtigungen auftreten.
Sind Polymere permanent festen, pastösen oder flüssigen Stoffen, bestimmten Umgebungsbedingungen oder gewissen Temperaturen ausgesetzt, können sich die Kunststoffe dahingehend verändern, dass sie
- aufquellen,
- Risse bilden, zum Beispiel in Form von Mikro- oder Spannungsrissen,
- sich verfärben oder vergilben,
- verspröden,
- ihr Gewicht oder Volumen verändern,
- Blasen werfen,
- ausschwitzen, altern und ermüden,
- sich chemisch oder thermisch zersetzen.
Je nachdem, welche Eigenschaften ein Kunststoff hat und wie er chemisch zusammengesetzt ist, wirken sich die Umgebungseffekte unterschiedlich aus. Durch ihre Vernetzung halten Duroplaste hohen mechanischen Spannungen und Drücken meist stand. Im Unterschied dazu kann es bei den schlechter vernetzten Thermoplasten durch mechanische Belastung zu einem Kaltfließen kommen.
Korrosionsbeständigkeit als wichtige Eigenschaft von Kunststoffen
Abhängig vom Verarbeitungsverfahren und der späteren Anwendung werden die vielen verschiedenen Thermoplasten, Duroplasten und Elastomere mit ihren jeweils charakteristischen Eigenschaften eingesetzt. Gezielt ausgewählte Hilfsstoffe machen es möglich, die Kunststoffe noch gezielter auf die Nutzung einzustellen.
Additive in Form von Nanopartikeln verwandeln ein gutes und solides Ausgangsmaterial so zum optimalen Werkstoff. Gleichzeitig kann die Nanotechnologie mit einem wirtschaftlicheren Materialeinsatz einhergehen und die Verfahrensabläufe weniger störungsanfällig machen.
Durch die Verwendung von Nanopartikeln können die Härte und Festigkeit, die Schlagzähigkeit, die Kratzfestigkeit und die UV-Stabilität erhöht werden. Auch der Strahlenschutz, das Brandverhalten, die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmebeständigkeit lassen sich optimieren. Nicht zuletzt wird eine hohe Korrosionsbeständigkeit erreicht.
Sie unterstützt den Kunststoff dabei, die negativen Auswirkungen von äußeren Einflüssen deutlich besser abzuwehren.
Bahnbrechende Materialentwicklungen entstehen durch ein klug abgestimmtes Zusammenspiel von Werkstoffen, Hilfsstoffen, Bedingungen und Prozessen. Die Optimierung dieser Vorgehensweise hat zu etlichen Produkten geführt, die als Innovation begannen und mittlerweile fast schon selbstverständlich sind.
Ein Beispiel dafür sind Abdeckungen der Scheinwerfer von Fahrzeugen. Hier optimieren Kunststoffbeschichtungen mit Strukturen aus Nanopartikeln die mechanischen und chemischen Eigenschaften so umfangreich, dass auf den Einsatz von Bauteilen aus Glas mitunter komplett verzichtet werden kann.
Leistungsstarke Kunststoffe sind gefragt
Im enormen Einsatzspektrum von Kunststoffen findet sich zahllose Anwendungen, die es unabdingbar machen, dass ein Bauteil über eine lange Zeitspanne hinweg zuverlässig, sicher und stabil funktioniert.
So sind hochwertige und beständige Kunststoffe unter anderem gefragt im Einsatz als
- tragende Elemente und Konstruktionsteile,
- sicherheitsrelevante Bauteile,
- Gehäuse und Verkleidungen,
- Komponenten, die mechanischen Belastungen ausgesetzt sind oder unter Spannung stehen,
- Teile von Systemen, die Flüssigkeiten führen.
Additive ermöglichen die Herstellung von Kunststoffen, die sich auch bei dauerhaftem Kontakt mit Säuren oder Laugen nicht anlösen, gegen extreme Temperaturen beständig sind oder UV-Licht standhalten.
Die Nanotechnologie wiederum stabilisiert Kunststoffe und wendet eine Abbaureaktion ab. Optimierte Fertigungsprozesse schützen Kunststoffe, die schon während der Verarbeitung intensiven mechanischen und thermischen Einflüssen ausgesetzt sind.
Die optimale Einstellung eines Kunststoffs ist eine effektive Maßnahme, um einem Verlust der Gebrauchsfähigkeit vorzubeugen.
Damit ist gleichzeitig eine anhaltend hohe Korrosionsbeständigkeit der Kunststoffprodukte sichergestellt. Gerade bei anspruchsvollen Anwendungen unter schwierigen Bedingungen ist das ein entscheidender Faktor.
Hohe Korrosionsbeständigkeit von Kunststoffen im Fokus
Lange Zeit war die Kunststoffkorrosion ein weniger beachtetes Thema. Doch inzwischen befassen sich Fachverbände und Arbeitsgruppen in Forschungen und Studien intensiv damit. Das Ziel ist eine langfristige und zuverlässige Beständigkeit von Kunststoffen gegenüber Korrosion und ihren Folgen.
Dabei haben Untersuchungen gezeigt, dass es praktisch keinen Kunststoff gibt, der gegen einen Befall durch Mikroorganismen resistent ist. Die mikrobiell verursachte Korrosion kann den Kunststoff in seinen Eigenschaften verändern.
Wichtig ist deshalb, einerseits geeignete Werkstoffe auszuwählen und diese andererseits gezielt zu modifizieren. An dieser Stelle sind funktionale Additive ein wesentlicher Lösungsansatz.
Hohe Korrosionsbeständigkeit ist eine Eigenschaft, die für Kunststoffe eine ebenso große Rolle spielt wie für andere Werkstoffe. Inzwischen stehen zahlreiche Methoden zur Verfügung, die dies ermöglichen.
Aber vor allem die mikrobiell beeinflusste Korrosion macht deutlich, dass das Thema Korrosionsbeständigkeit von Kunststoffen nach wie vor spannend bleibt.