Chemische Beständigkeit

Durch die chemische Beständigkeit wird allgemein die Widerstandsfähigkeit von Materialien bzw. Werkstoffen gegen die Einwirkung von Chemikalien beschrieben. Im Gegensatz zur Korrosion findet dabei kein Materialabtrag statt, was insbesondere für Kunststoffe und Elastomere typisch ist.

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Einteilung

Die Unterteilung erfolgt meist in drei einfache Kategorien:

• chemisch beständig: Der Werkstoff behält seine charakteristischen mechanischen (z. B. Festigkeit), physikalischen (z. B. Färbung) und chemischen (z. B Zusammensetzung) Eigenschaften trotz beliebig langen Kontaktes mit der zu testenden chemischen Substanz unverändert bei. Da dieser Idealzustand praktisch nie vorkommt, gilt in der Technik ein Werkstoff durchaus noch als „beständig“, der nur sehr langsam angegriffen wird.

• bedingt chemisch beständig: Der Werkstoff behält seine charakteristischen Eigenschaften (s. o.) für eine begrenzte, für den Einsatzzweck akzeptable Zeitspanne oder innerhalb spezieller Grenzen der Einsatzbedingungen bei.

• chemisch unbeständig: Der Werkstoff verliert seine charakteristischen Eigenschaften (s. o.) innerhalb sehr kurzer Zeit - bzw. schneller als der Einsatzzweck es erlaubt. Beispielsweise wird bei manchen Klebstoffen die chemische Unbeständigkeit von Kunststoffen gegenüber einem Lösemittel ausgenutzt, indem das Material im Bereich der Klebestelle angelöst wird (Verlust der mechanischen Festigkeit), wodurch eine Vermischung des Materials der beiden Klebeteile ermöglicht wird. Nachdem das Lösemittel verdampft ist, härtet die Klebestelle wieder aus und es bleibt eine feste Verbindung. Der Kunststoff wäre für den Bau eines Behälters für das betreffende Lösemittel dagegen vollkommen ungeeignet.

Phänomenologie bei Kunststoffen

In den meisten Fällen äußert sich eine unzureichende Chemische Beständigkeit in einer Quellung oder Erweichung, die zum Verlust der Gebrauchstauglichkeit führen kann. Die Moleküle des Mediums diffundieren in den Raum zwischen die Polymerketten ein und schieben sie auseinander. Da Diffusionsprozesse temperaturabhängig sind, gelten Angaben zur chemischen Beständigkeit stets nur für die angegebene Temperatur. Dies ist von besonderer Wichtigkeit, wenn tabellierte Daten zur chemischen Beständigkeit nur für Raumtemperatur vorliegen, der Kunststoff aber bei höheren Temperaturen eingesetzt werden soll.

Häufiger kommt es zur auch von Metallen bekannten Spannungsrissbildung. Dabei bilden sich zunächst Mikrorisse (verstreckte Zonen, auch Crazes genannt), die bei mechanischer Beanspruchung zu großen Rissnetzwerken wachsen können. Nur in wenigen Fällen kommt es auch zu einem Kettenabbau (siehe Oxidativer Abbau).

Im Gegensatz zur Korrosion von Metallen gibt es bei Kunststoffen nur selten chemisch bedingten Materialabtrag.

Ermittlung

Die chemische Beständigkeit wird zumeist im Immersionsversuch bestimmt. Methoden zur Ermittlung der Spanungsrissbeständigkeit sind der ESC-Versuch (Environmental Stress Cracking) und der Zeitstandzugversuch in Medien. Dieser und andere Tests aus dem Gebiet der Umweltsimulation erlauben die Auswahl eines geeigneten Werkstoffes.