Chemische Eigenschaften

Chemikalienbeständigkeit

Bei der Auswahl eines Kunststoffes für eine bestimmte Anwendung ist die Beständigkeit des Materials gegenüber den zu erwartenden Kontaktmedien und Umweltbedingungen von großer Bedeutung. Dem sehr unterschiedlichen chemischen Aufbau entsprechend, können sich Desmopan-Typen sehr unterschiedlich gegenüber Chemikalien verhalten. Produkte auf Basis von Polyethern oder Polyestern verhalten sich grundsätzlich unterschiedlich und auch die Härte kann eine Rolle spielen. Auf der anderen Seite spielen natürlich äußere Bedingungen wie Temperatur, Konzentration oder Dauer der Einwirkung eine große Rolle. Die Tabelle „Chemikalienbeständigkeit von DESMOPAN®-Typen“ kann Anhaltswerte liefern.

Vor allem, wenn die Beständigkeit gegenüber Mischungen von Substanzen unklar ist, empfiehlt es sich, spezielle Prüfungen durchzuführen, bei denen z.B. die mechanischen Eigenschaften von Prüfkörpern nach einer Alterung im fraglichen Medium bestimmt werden. Im Kontakt mit Chemikalien kann es grundsätzlich zu Quellung und/oder zu chemischen Reaktionen verbunden mit einem Abbau des Materials kommen. Bei der Quellung handelt es sich um die Aufnahme von meist niedermolekularen Substanzen durch das TPU, die reversibel ist, also rückgängig gemacht werden kann, da die Molekülketten nicht geschädigt worden sind. Es können aber Dimensionsänderungen auftreten und Einbußen an mechanischen Eigenschaften auftreten. Im Extremfall löst sich das TPU.

Säuren und Laugen
Von konzentrierten Säuren und Alkalilösungen werden Desmopan®-Produkte bereits bei Raumtemperatur angegriffen und abgebaut; gegenüber Säuren und Laugen in niedrigen Konzentrationen ist die Beständigkeit stark begrenzt.

Gesättigte Kohlenwasserstoffe
In gesättigten Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Dieselöl, Isooktan, Petrolether, Kerosin, quellen TPU geringfügig an, wodurch die Reißfestigkeit um ca. 20-30% abnehmen kann. Weichere Produkte quellen mehr als harte. Die Quellung ist reversibel.

Aromatische Kohlenwasserstoffe
wie Benzol und Toluol, führen schon bei Raumtemperatur zu starker Quellung und Abfall der mechanischen Eigenschaften.

Schmieröle und Schmierfette
Gegenüber den Prüfölen ASTM 1, IRM-902 und IRM-903 sind TPU auch bei hohen Temperaturen (je nach Härte bis 100°C) stabil.

Bei vielen in der Praxis verwendeten Schmierstoffen handelt es sich jedoch um Zubereitungen mit Additiven, die TPU schädigen. Hier sollten unbedingt Lagerungsversuche durchgeführt werden. Vor allem Metallseifen sind kritisch.

Lösemittel
Aliphatische Alkohole, wie Ethanol und Isopropanol, bewirken eine geringe Quellung von TPU.

In Ketonen, z.B. Aceton, Methylethylketon (MEK) Cyclohexanon, sowie aliphatische Ester, wie Ethylacetat und Butylacetat, quellen TPU stark an.

Polare organische Lösemittel wie Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), N-Methylpyrrholidon und Tetrahydrofuran (THF) lösen TPU auf.

Das Thermoplastics Testing Center (TTC) führt folgende Prüfverfahren zur Chemikalienbeständigkeit für Sie durch:

Mikrobenbeständigkeit

Weiche TPU auf Basis von Polyestern können unter ungünstigen Bedingungen (warmes Klima, hohe Luftfeuchtigkeit, Bodenkontakt) von Pilzen und Bakterien befallen und zersetzt werden. Dabei werden die Ester-Bindungen von Enzymen der Mikroorganismen gespalten und es entstehen niedermolekulare Bausteine. Sichtbar wird dieser Befall häufig durch Verfärbungen und später durch Rissbildung in mechanisch beanspruchten Regionen der Bauteile. Ein gewisser Schutz ist durch Zusatz von Mikrobiziden möglich. Thermoplastische Polyurethane auf Polyetherbasis und harte Polyester-TPU sind gegen Mikrobenangriff inhärent beständig.

Hydrolysebeständigkeit

Weiche TPU auf Basis von Polyestern zeigen bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit eine gewisse Anfälligkeit gegenüber Hydrolyse. Dabei spalten Wasser-Moleküle die Estergruppen und das Molgewicht nimmt deutlich ab, was zu einer Verringerung der mechanischen Eigenschaften führt. In der Praxis tritt ein Versagen von weichen Polyester-TPU so gut wie nie auf. Alle Desmopan®-Standard-Typen enthalten wirksame Stabilisatoren, die bei Ethertypen nicht notwendig sind.

Strahlungsbeständigkeit

UV-Strahlung
Wie alle Kunststoffe werden TPU durch UV-Strahlung angegriffen. Bei Standardprodukten führt das zu einer deutlichen oberflächlichen Vergilbung; Verlust der mechanischen Eigenschaften ist kaum zu beobachten. TPU auf Basis von aliphatischen Diisocyanaten zeigen keine Vergilbung durch UV-Strahlen.

Durch Zusatz von geeigneten Lichtschutzmitteln kann die Vergilbung und ein Abbau der mechanischen Eigenschaften deutlich verlangsamt werden. Es sind fertig ausgerüstete Desmopan®-Typen oder auch Masterbatches erhältlich, die je nach Bedarf zugegeben werden können.

Bei Bewitterungstests können sich bei längeren Laufzeiten Abbauerscheinungen durch UV-Strahlung und durch Hydrolyse addieren.

Energiereiche Strahlung
Desmopan® zeigt hervorragende Beständigkeit gegenüber α-, β- und γ-Strahlung.

Ozonbeständigkeit

Die Ozonbeständigkeit eines Werkstoffes spielt in der Gummiindustrie eine wichtige Rolle, da viele Elastomere Doppelbindungen enthalten, die durch das stark oxidierend wirkende Ozon gespalten werden können.

Desmopan®-Typen weisen sehr gute Beständigkeit gegenüber Ozon auf. Eine Versprödung ist nicht zu beobachten.

Das Thermoplastics Testing Center (TTC) führt folgende Prüfverfahren zur Bewitterung für Sie durch: