TY - THES

T1 - Charakterisierung alterungsbedingter Verfärbungsmechanismen von PMMA-Compounds im Automobil-Exterieur

AU - Friedrichsen, Lasse

N1 - gesperrt bis 01-09-2024

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Hintergrund der Untersuchungen waren Beobachtungen an Exterieurbauteilen der BMW Group, die sich trotz eines umfangreichen Qualifizierungsprozesses im Feld unvorhergesehen stark verfärbten. Ziel war es, die Einflussfaktoren und Wirkmechanismen bei der Verfärbung schwarzer PMMA-Compounds eingehend zu verstehen, um den Materialfreigabeprozess optimieren zu können. Bei den untersuchten Materialien handelte es sich um zwei PMMA-Typen der Romira GmbH mit den Handelsnamen ROTEC® U470 und U470/07 und eine eigene Compoundierung auf Basis der beiden erstgenannten Typen. Außerdem wurde ein Plexiglas® mit dem Typennamen 8N df23 der Evonik Röhm GmbH und ein PC-Copolymer der SABIC GmbH & Co. KG mit dem Handelsnamen Lexan untersucht. Es wurden umfangreiche statistische Versuchsreihen durchgeführt um den Einfluss von Materialfeuchte, Additivierung und Bestrahlungsdauer auf die Verfärbung bei künstlicher Bestrahlung zu untersuchen. Während der Bestrahlung wurden die Proben sowohl durch Spritzwasser befeuchtet als auch unter Wasser bestrahlt. Der Alterungsfortschritt wurde anhand physikalisch-chemischer Analysen festgestellt. Die Zusammensetzung und Konzentration der Additive wurde in einer Hochdruckflüssigchromatographie festgestellt. Die Alterung des Compounds wurde mittels Infrarotspektroskopie analysiert. Der Feuchtegehalt der Oberfläche wurde mit Hilfe einer Karl-Fischer-Titration gemessen. Um festzustellen, ob Elastomerbestandteile in den untersuchten Compounds enthalten sind, wurde eine dynamische Differenzkalorimetrie durchgeführt. Die Veränderung der Molmassenverteilung wurde mittels Gelpermeationschromatographie gemessen. Als Ergebnis der vorliegenden Arbeit wurde eine spezielle Bestrahlungsprüfung unter Wasser (SunFlood) als geeignete Bewitterungstechnik zur Qualifizierung von Thermoplasten verifiziert. Hydrolysebedingte Verfärbungsprozesse und solche, die auf die Wassereinlagerung in der Oberfläche zurückzuführen sind, können in kurzer Zeit erkannt werden. Außerdem wurde ein tiefgehendes Verständnis für die chemischen Prozesse und vorherrschenden Wechselwirkungen während der Bestrahlung geschaffen. Auf Basis dieser neuen Erkenntnisse können Compounds zukünftig gezielt optimiert werden.

AB - Hintergrund der Untersuchungen waren Beobachtungen an Exterieurbauteilen der BMW Group, die sich trotz eines umfangreichen Qualifizierungsprozesses im Feld unvorhergesehen stark verfärbten. Ziel war es, die Einflussfaktoren und Wirkmechanismen bei der Verfärbung schwarzer PMMA-Compounds eingehend zu verstehen, um den Materialfreigabeprozess optimieren zu können. Bei den untersuchten Materialien handelte es sich um zwei PMMA-Typen der Romira GmbH mit den Handelsnamen ROTEC® U470 und U470/07 und eine eigene Compoundierung auf Basis der beiden erstgenannten Typen. Außerdem wurde ein Plexiglas® mit dem Typennamen 8N df23 der Evonik Röhm GmbH und ein PC-Copolymer der SABIC GmbH & Co. KG mit dem Handelsnamen Lexan untersucht. Es wurden umfangreiche statistische Versuchsreihen durchgeführt um den Einfluss von Materialfeuchte, Additivierung und Bestrahlungsdauer auf die Verfärbung bei künstlicher Bestrahlung zu untersuchen. Während der Bestrahlung wurden die Proben sowohl durch Spritzwasser befeuchtet als auch unter Wasser bestrahlt. Der Alterungsfortschritt wurde anhand physikalisch-chemischer Analysen festgestellt. Die Zusammensetzung und Konzentration der Additive wurde in einer Hochdruckflüssigchromatographie festgestellt. Die Alterung des Compounds wurde mittels Infrarotspektroskopie analysiert. Der Feuchtegehalt der Oberfläche wurde mit Hilfe einer Karl-Fischer-Titration gemessen. Um festzustellen, ob Elastomerbestandteile in den untersuchten Compounds enthalten sind, wurde eine dynamische Differenzkalorimetrie durchgeführt. Die Veränderung der Molmassenverteilung wurde mittels Gelpermeationschromatographie gemessen. Als Ergebnis der vorliegenden Arbeit wurde eine spezielle Bestrahlungsprüfung unter Wasser (SunFlood) als geeignete Bewitterungstechnik zur Qualifizierung von Thermoplasten verifiziert. Hydrolysebedingte Verfärbungsprozesse und solche, die auf die Wassereinlagerung in der Oberfläche zurückzuführen sind, können in kurzer Zeit erkannt werden. Außerdem wurde ein tiefgehendes Verständnis für die chemischen Prozesse und vorherrschenden Wechselwirkungen während der Bestrahlung geschaffen. Auf Basis dieser neuen Erkenntnisse können Compounds zukünftig gezielt optimiert werden.

KW - Kunststofftechnik

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M3 - Masterarbeit

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