Die Anyrwundte Mukromolekulure Chemiv 47 (1975) 181-199 ( N r . 691)

Chemische Werke Hiils AG, Marl

Licht- und Wetterbestandigkeit von Polyvinylchlorid

I. Teil

Ausgewahlte Problerne der Stabilisierung von PVC (hart und schlagziih) gegen

Licht- und Wettereinflusse

Gerhard Menzel*

(Eingegangen am 27. Dezember 1974)

ZUSAMMENFASSUNG: Aus umfangreichen Bewitterungsuntersuchungen mit dem Ziel, fur PVC licht- und

wetterbestandige Stabilisierungssysteme zu ermitteln, wurden Ergebnisse dargestellt, die in vieler Hinsicht Modellcharakter besitzen und die Problematik der Licht- und Wetterbe- standigkeit aufzeigen.

Der EinfluD thermisch-dynamischer Stabilitat auf die Wetterbestandigkeit von PVC- Compounds konnte anhand einer Versuchs- und Ergebnisdarstellung nachgewiesen wer- den. Die Abbauvorgange an bewitterten PVC-Oberilachen wurden mit MeBergebnissen an Oberflachenschichten belegt.

SUMMARY: Extensive weathering tests were made to obtain light and weather resistant stabilizing

systems. The shown results are of model character and underline the problems of light and weather resistance.

The influence of thermodynamic stability on the weather resistance of PVC-Compounds is shown by a survey oftests and results. Degradation processes on weathered PVC-surfaces were verified by surface layer measurements.

I. Einleitung

Polyvinylchlorid (PVC) ist durch eine ausgesprochene Instabilitat gekenn- zeichnet, welche eine Verarbeitung im thermoplastischen Bereich oder den Einsatz dieses Materials ohne besondere Stabilisierung praktisch ausschlieot.

* Vorgetragen auf der PVC-Diskussionstagung des Deutschen Kunststoff-Instituts in Darmstadt am 27. September 1974.

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G. Menzel

Der Abbau durch Thermolyse oder Photolyse bewirkt beim PVC bekanntlich eine zunehmende Chlorwasserstoffabspaltung. Die wichtigsten unmittelbar wahrnehmbaren und technologisch bedeutsamen Veranderungen konnen dabei folgende sein: 1. Verfarbungen : von naturfarben bis dunkelbraun-schwarz 2. Oberflachenstruktur-Aufrauhung bzw. RiBbildung 3. Veranderung der Konsistenz an der Oberflache infolge Belagsbildung und

Auskreidung. 4. Veranderung der mechanischen Konsistenz des gesamten Materials :

Versprodung, Erhartung bnv. Erweichung. 5. Veranderung der mechanischen Eigenschaftswerte: Zugfestigkeit, Bruchdeh-

nung, Schlagziihigkeit und Elastizitatsmodul. 6. Transparenzveranderungen bei unpigmentierten Compounds infolge Tru-

bung der PVC-Masse. Untrennbar mit der Verarbeitung und Anwendung von PVC ist die Entwick-

lung geeigneter Stabilisierungssysteme verbunden; sie gehort deshalb zu den wichtigsten technologischen Problemen auf dem PVC-Gebiet.

Ein Maximum der Lichtempfindlichkeit besteht beim PVC fur Wellenlangen um 3 10 pm. Die dieser Lichtwellenlange entsprechende Energiezufuhr von 86 kcal/mol reicht aus, um C - C Hauptvalenzen zu spalten und lichtinduzierte Oxidationsreaktionen zu bewirken.

Der kurzwellige Anteil der Sonnenstrahlung betragt an der Erdoberflache max. 5 % der Gesamtstrahlung und ist (bei Anwesenheit von Wasser und Sauerstoff) Ursache einer Degradierung von PVC-Formteilen in der AuBenver- wendung.

Die Entwicklung neuer, im Freien wetterbestandiger PVC-Compounds mit erwunschten physikalischen Eigenschaften ist eine lange und komplexe Proze- dur und ein oft schwer zu erreichendes Ziel. Ein idealer PVC-Stabilisator fur lichtstabiles PVC sollte im wesentlichen folgende Funktionen ausuben: 1. Bindung von HCl und Inhibierung der HC1-Abspaltung. 2. Reaktion mit Doppelbindungen zur Aufhebung der chromophoren Polyen-

3. Inhibierung des oxidativen Abbaus. 4. UV-Absorption.

Die AuBenverwendung von PVC-Formteilen mit voller Funktionstuchtigkeit uber lange Zeitraume stellt hohe Anforderungen an die Auswahl der Stabilisie- rung.

Strukturen.

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Licht- und Wetterbestandigkeit von PVC I

11. Stabilisierungssysteme f i r licht- und wetterbestandige PVC-Compounds

Die auDerst geringe Eigenstabilitat des amorphen Polyvinylchlorids gegen Licht und Warme kann durch geeignete Stabilisatoren, Pigmente und schlags-

Tab. 1. Stabilisierungssysteme (Ubersicht). Richtrezepturen fur PVC (hart) und schlags- he PVC-Compounds im AuDeneinsatz.

PVC-Typ s-PVC K-Wert 65-70 M-PVC K-Wert 65-70 E-PVC K-Wert 65-70

(auf Basis wasserunempfindlicher Emulgatoren) Schlagziihe Kom- Levapren@ : EVAC-Copolymerisate ponente (Athylen-Vinylacetat-Pol ymerisate)

(der gunstige Anwendungsbereich liegt bei 5-7% Levapren@).

und PVC-VC/EVAC-Pfropfpolymerisate

Stabilisatoren bzw. Organozinn- Ba/Cd- Pb-Stabilis. Verarbeitungs- Stabilisierung Stabilis. hilfsmittel

Teile pro 100 T1. PVC bm. PVC/schlagz Komponente

- Zinn-Carbox ylat 1 -2 -

- - Zinn-Mercaptid 0,551

Ba/Cd-Fettsauresalze (fest) (Cd-Anteil mind. 10%) -

Organophosphit -

Epox yfettsaureester ~

2-3,5 -

0,5-1 0,5-1,5

-

-

Pb-phosphit oder

Pb-stearat - Pb-phosphitsulfit - 3-5

bis 1,5

Gleitmittel bis 2 bis 2 bis 2

UV-A bsorber je nach Klimabedingungen 0,14,5 0,14,5 0,14,5

Pigment etwa 2-5 etwa 2-5 etwa 2-5

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G. Menzel

he Komponenten so verbessert werden, da13 ein Dauereinsatz in fast allen Klimazonen moglich ist, soweit die Warmeformbestandigkeit des PVC-Fertig- teils erhalten bleibt l. Zur Stabilisierung von PVC (hart) und schlagkihem PVC eignen sich fur die Verwendung im AuOenmedium nach dem heutigen Stand der Technik die in Tab. 1 aufgefiihrten Stabilisierungssysteme'.

Tab. 2. Stabilisatoren fur licht- und wetterbestandige PVC-Compounds (hart und schlag- zah) (Ubersicht praxisbewahrter Stabilisatoren).

- Primarstabilisatoren:

Ba/Cd-Fettsauresalze

2-basisches Bleiphosphit 2-basisches Bleiphosphit/-sulfit

Co-Stabilisatoren:

Phosphorigsaureester :

Epoxidierte Fettsaureester :

UV-Absorber :

o-Hydroxyphenyl-benztriazol :

o-Hydroxybenzophenon :

(C,H2, + I-C-O-)2Me / I 0

Me = Barium/Cadmium (Mindestgehalt 10% Cd)

Carbonsauren = Stearinsaure Laurinsaure Myristinsaure 2-Ath ylhexansaure

2. PbO. PbS03.2 Pb0.PbP03-Komplex 2.PbO.PbPO;i

,O-R R = Phenyl oder Alkylphenyl P-0-R

0-R \

/o\ R<H-CH-ROO-R' R,R' = Alkylrest

d P H

R pE) / \

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Licht- und Wetterbestandigkeit von PVC 1

Eine groBe Bedeutung fur die zu erzielende Licht- und Wetterbestandigkeit haben die Verarbeitungsbedingungen bei der Formgebung von PVC-Fertigtei- len. Schonende Verarbeitung, d. h. geringstmogliche thermische Belastung und eine einwandfreie Ausbildung der Oberflache sind unabdingbare Forde- rungen neben optimaler Stabilisierung und Pigmentierung an ein PVC-Fertig- teil fur die AuBenanwendung.

Nach dem derzeitigen Stand der Stabilisierungstechnik haben sich eine Reihe von Substanzen als Stabilisierungskomponenten fur die PVC-Compoun- dierung in die Praxis eingefuhrt (siehe Tab. 2).

Die praxisbewahrten Stabilisatoren unterscheiden sich in ihrer physikalisch- chemischen Beschaffenheit wesentlich in verschiedenen Punkten : 1. Ba/Cd-Fettsauresalze zeigen eine gute Dispergierbarkeit im PVC und sind

im thermoplastischen Verarbeitungsbereich fliissig. Die Dosierung kann bei 2 bis 3% wirksam gehalten und durch komplexbildende organische Substanzen synergistisch verstarkt werden. Die entstehenden Metallchloride konnen durch geeignete Synergisten (Chelatoren) gebunden und dadurch die katalytische Wirkung auf die HC1-Abspaltung inhibiert werden.

2. Bleiphosphit ist mit PVC unvertraglich, seine Verteilung ist abhangig von der TeilchengroBe. Je kleiner die KorngroBe, desto besser ist die Verteilung, aber um so geringer ist das Pigmentierungsvermogen. MuB die Dosierung im Bereich von 3 bis 5 % angewandt werden, entsteht zwangslaufig das Pro- blem der Grenzzone zwischen Pigment und Bindemittel, ein an der Ober- flache bei der Bewitterung ablaufender Vorgang und ein fur Wetterabbau- prozesse bei anorganisch-pigmentierten Systemen unter dem Begriff Krei- dung vielfach untersuchtes Problem. (Zinn-carboxylat-Stabilisatoren zeigen zwar eine hervorragende Lichtbe- standigkeit im PVC, haben sich jedoch infolge von Verarbeitungsproblemen rheologischer Natur und wegen in groBen Verarbeitungsaggregaten auf- tretender thermischer Stabilitatsprobleme in die Praxis nur in vereinzelten Fallen einfuhren konnen.)

Der Wirkungsmechanismus dieser Stabilisatoren ist noch weitgehend unge- klart. Die im folgenden mitgeteilten Ergebnisse mit solchen Stabilisatoren wurden durch empirische Untersuchungen auf Freibewitterungseinrichtungen oder in kunstlichen Bewitterungsapparature; (wie z. B. dem Weather-Ometer und Xenotest-Gerat) erhalten.

Wahrend der Exponierung im Licht und Wetter wurde in gewissen Abstan- den der Verlauf der Verfarbung und Trubung sowie die Anderung der physikali- schen Eigenschaften der PVC-Formkorper gemessen.

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G. Menzel

111. Farbanderungen bei kunstlichen und naturlichen Bewitterungen uon PVC (hart und schlagzah)

Die Verfarbung von Polyvinylchlorid wahrend der Lichtalterung ist eine der wichtigsten physiko-chemischen Reaktionen an der PVC-Oberflache. Quantitative Zusammenhange zwischen Farbe und abgespaltener Chlonvas- serstoffmenge sowie damit zusammenhangende Anderungen des mechanischen Wertebildes sind noch nicht genau bekannt.

Eine Farbkonstanz im Laufe des Licht- und Wettereinflusses ist m a r eine unbedingt geforderte Eigenschaft, besagt aber noch nichts uber Anderungen im physikalischen Eigenschaftsbild.

Die ,,visuelle Bewertung" der bewitterten PVC-Proben beruht auf der Beur- teilung der zuruckgesandten Proben von den verschiedensten Bewitterungssta- tionen und Bewitterungsgeraten. Im Vergleich mit unbewitterten Kontrollpro- ben (Null-Proben) werden von mehreren erfahrenen Beurteilern Auswertungen nach verschiedenen Methoden vorgenommen, z. B. Erteilung von Bewertungs- noten gemaI3 internationalem Graumaostab nach DIN 54001, die zusammen mit den Proben auf Priifkarten festgehalten werden.

Dieses Verfahren wird der Tatsache gerecht, daI3 der Anwender allein Zugang zu einer ,,visuellen Beurteilung" hat, wenn er sich ein Bild uber das Material und seine Bestandigkeit machen will.

Aus umfangreichen Bewitterungsuntersuchungen mit dem Ziel, eine licht- und wetterbestandige Stabilisierung fur PVC zu ermitteln, haben wir Ergebnisse ausgewahlt, die in vieler Hinsicht Modellcharakter besitzen und die Problema- tik der Licht- und Wetterbestandigkeit im Zusammenhang mit der gezielten Anwendung geeigneter Stabilisierungssysteme aufzeigen.

Folgende Ergebnisse konnen fur die Licht- und Wetterbestandigkeit von PVC (hart und schlagziih) als charakteristisch gelten: 1. (siehe Abb. 1). In der Freibewitterung (uber 2 Jahre in mitteleuropaischem

Klima) zeigt die Anwendung einer Stabilisierung (2%) aus a) Bleisulfat/Bleistearat deutliche Farbanderungen von naturfarben bis dunkelbraun, eine b) Bleiphosphit/Bleistearat-Stabilisierung bzw. c) Ba/Cd-laurat, Organophosphit, Epoxyfettsaureester-Stabilisierung be- wirkt Farbkonstanz uber die gesamte Prufzeit.

2. (siehe Abb. 2). Beim Freibewitterungsversuch (uber 2 Jahre in mitteleuropai- schem Klima) zeigt die Anwendung von

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Licht- und Wetterbestandigkeit von PVC I

Abb. 1. Wirkungsweise verschiedener Stabilisierungssysteme bei einer 2jahrigen Freibe- witterung in mitteleuropaischem Klima (Supensions-PVC, K-Wert 70) Stabilisierung; Probe a) Bleisulfat/Bleistearat, b) Bleiphosphit/Bleistearat, c) Ba/Cd-laurat, Organophosphit, Epoxyfettsaureester.

a) Ba/Cd-laurat ohne Synergismen und Antioxidans Verfarbungen der PVC-Oberflache bei Anwendung geeigneter Co-Stabilisatoren; b) Ba/Cd-laurat, Organophosphit, Epoxyfettsaureester und UV-Absorber (Benztriazol) lassen Farbkonstanz im Verlauf der Bewitterungszeit erkennen.

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G. Menzel

Abb. 2. Wirkungsweise von Co-Stabilisatoren und UV-Absorbern bei.der Freibewitte- rung (2 Jahre) von Ba/Cd-stabilisiertem PVC (hart) in mitteleuropaischem Klima (Suspensions-PVC, K-Wert 65) Stabilisierung : Probe a) Ba/Cd-laurat (ohne Ca-Stabilisatoren); b) Ba/Cd-laurat, Organophosphit, Epoxyfettsaureester, UV-Absorber (Benztriazol).

3. (siehe Abb. 3). Vergleicht man das ,,visuelle Erscheinungsbild" einer a) Ba/Cd-Stabilisierung und b) einer Bleiphosphit/Bleistearat-Stabilisierung an Bewitterungsorten von gemal3igtem Klima mit tropischen Klimazonen, kann man in erster Nahe- rung bei gleichem ,,Oberflachenbild" bm. Farbkonstanz von der Moglich- keit einer Korrelation sprechen und eine Grundlage zur Erarbeitung eines Faktors erkennen. Die Leistung einer in gemaDigten Klimaten ermittelten Stabilisierung sollte in Klimazonen mit intensiverer Wirkung erhalten bleiben.

4. (siehe Abb. 4). Eine schlagzahe Komponente zur Erzielung einer hoheren Kerbschlagziihigkeit darf die Lichtstabilisierung von PVC nicht negativ beeinflussen. Schlagkihes PVC (auf Basis Athylen-Vinylacetat-Copolymeri- sat) - Ba/Cd-stabilisiert - zeigt in der Freibewitterung an verschiedenen

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G. Menzel

Abb. 4. Freibewitterung in verschiedenen Klimazonen von schlagziihem PVC (auf Basis ,,Levapren@''), stabilisiert mit Ba/Cd-laurat. Suspensions-PVC, K-Wert 58 mit 6 Teilen Athylen-Vinylacetat-Copolymeren (Levapren@). Stabiliserung: Ba/Cd-laurat, Organophosphit, Epoxyfettsaureester, UV-Absor- ber (Benztriazol).

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Licht- und Wetterbestandigkeit von PVC I

Abb. 5. Kiinstliche Bewitterung im Weather-Ometer (mit Xenonlampe) unterschiedlicher Stabilisierungssysteme von schlagziihem PVC (Levapren@-modifiziert). Suspen- sions-PVC, K-Wert 68 mit 6 Teilen Athylen-Vinylacetat-Copolymerem (Leva- prena). Stabilisierung : a) Ba/Cd-laurat. Organophosphit, Epoxyfettsaureester, UV-Ab- sorber (Benztriazol); b) Bleiphosphit, Bleistearat ; c) Ba/Cd-laurat, ohne Costabi- lisatoren und UV-Absorber; ohne schlagzahe Komponente.

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Bewitterungsorten ausgezeichnete Farbkonstanz und Oberflachenbeschaf- fenheit.

5. (siehe -Abb. 5). Erhalt man bei der kunstlichen Bewitterung, z.B. im Weather-Ometer (17/3 min Trockenmegen bei 45 "C), mit Xenonlampe den gleichen Farbverlauf wie bei einer Freibewitterung, ergeben sich auch hier wider Ansatze zu einer Korrelation zum natudichen Bewitterungsversuch. Die Bestandigkeit geeigneter Stabilisierungssysteme bei der kunstlichen Bewitterung lafit sich aus dem Farbverlauf sehr gut nachweisen.

IV. Einjlub der thermisch-dynamischen Stabilitat auf die Wetterbestiindigkeit von PVC-Compounds (Modelluntersuchungen)

a) Thermische Vorbelastung und Bewitterungsstabilitat

Einen aufierordentlich groljen Einflufi hat die Verarbeitung auf die Licht- und Wetterbestandigkeit des PVC-Formteiles.

Steigende thermisch-mechanische Belastung der PVC-Schmelze infolge Scherkrafteinwirkung beim Plastifiziervorgang vermindert die Lichtbestandig- keit von PVC-Compounds, da hierdurch die Eigenabsorption oberhalb 300 pm zunimmt, womit eine erhohte Energieaufnahme verbunden ist. Die Folge ist eine beschleunigte Alterung bei Gegenwart von Sauerstoff.

Abb. 6 zeigt diesen Effekt in deutlicher Weise, d. h. bei steigender thermischer Beanspruchung ergibt sich eine abnehmende Bewitterungsstabilitat, erkennbar im Farbverlauf des bewitterten schlagzahen PVC-Compounds (Ba/Cd-stabili- siert). Die Probe a wurde vom Pulver (dry blend) hergestellt, die Proben b bis f durch Mehrfachgranulierung zunehmend thermisch belastet. (Der Zah- lenindex an der Probenbezeichnung kennzeichnet den Durchgang bei der Mehrfachextrusion.)

Fur die Praxis bedeutet das: Eine geringe Reststabilitat vermindert die Licht- und Wetterbestandigkeit. NachgewiesenermaBen zeigen die Reststabili- tatsmessungen an der Oberflache des Fertigteiles immer eine geringere Stabili- tat als die Fertigteilmasse, was noch zusatzlich zu beachten ist.

b) Reststabilitat von bewittertem PVC

Zur Ermittlung der Reststabilitat wurde der zeitliche Verlauf der HCl-Ab- spaltung aus dem PVC-Compound verfolgt und die Induktionszeit mit der Bewitterungszeit verschieden thermischdynamisch belasteter Proben in Bezie-

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Licht- und Wetterbestandigkeit von PVC I

Abb. 6. Kunstliche Bewitterung im Weather-Ometer (Xenonlampe) in Abhangigkeit von der thermischdynamischen Belastung (Mehrfachextrusion) (Suspensions- PVC, K-Wert 68 mit 6 Teilen Athylen-Vinylacetat-Copolymerem) Stabilisierung: Ba/Cd-FettGiureester, Organophosphit, EpoxyfettGiureester, UV-Absorber, Pigmentierung: Ti0,-Rutil.

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G. Menzel

hung gesetzt. ErwartungsgemaD vermindern sich die Induktionszeiten sowohl durch thermische Beanspruchung als auch durch UV-Bestrahlung (kiinstliche Bew it terung).

10 'f - 0: 1 0 0 0 2000 3000 4000 5000

(Std.)

Abb. 7. Induktionsperiode in Abhangigkeit von der Belichtungszeit im Weather-Ometer (Xenonlampe) bei zunehmender thermischdynamischer Belastung. PreDplatten aus Suspensions-PVC, K-Wert 68 mit 6 Teilen Athylen-Vinylacetat-Copolyme- rem Stabilisierung: Ba/Cd-Fettsaureester, Organophosphit, Epoxyfettsaureester, UV-Absorber, Pigmentierung: Ti0 ,-Rutil.

Ein analoger Verlauf der Abhangigkeit ergibt sich aus Abb. 8, dargestellt an der Zunahme der Chlorionenkonzentration als Ma0 fur den Stabilisatorum- satz in seiner Wirkung als Chlorwasserstoff-Acceptor : Allgemein wird eine Abnahme der Induktionszeiten mit zunehmender Bewitterungsdauer festge- stellt, die mit der starker werdenden Verfarbung in etwa konform geht.

c) ,,Visuelle Beurteilung" nach dem internationalen GraumaJstab von bewittertem PVC (schlagzah) bei zunehmender thermisch-dynamischer Beanspruchung

Abb. 9 zeigt den Verlauf der Stufe 3 des internationalen GraumaDstabes (nach DIN 54001) bei Bewitterung von PreDplatten im Weather-Ometer (vgl. Abb. 6 ) in Abhangigkeit von der thermischdynamischen Stabilitat eines schlag-

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Licht- und Wetterbestandigkeit von PVC I

b 0,061

I t 8 - 1 0 0 0 2000 3000 4000 5000 6000

(Std .)

Abb. 8. Chlorionenkonzentration in Abhangigkeit von der Belichtungszeit im Weather- Ometer (Xenonlampe) bei zunehmender thermischdynamischer Belastung eines schlagshen PVC-Compounds.

Stufe 5 Stufe 4 Stufe 3 Stufe 2 Stufe 1

Abb. 9. Belichtungszeit bis zur Stufe 3 des GraumaBstabes nach DIN 54001 im Weather- Ometer (Xenonlampe) bei einem schlagziihen PVC-Compound in Abhangigkeit von der thermischdynamischen Belastung.

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d h e n PVC-Compounds. Auch aus dieser Darstellung ist zu erkennen, daI3 zunehmende thermischdynamische Belastung eine zunehmende Vefarbung bei der Bewitterung bewirkt, d. h. eine Verminderung der Wetterbestandigkeit hervorruft.

Fur die meisten AuDenanwendungsfalle von PVC ist eine Farbabweichung, die dem GraumaDstab bis einschlieI3lich der Stufe 3 entspricht, zu tolerieren.

Die ,,visuelle Bewertung" beruht auf der Beurteilung der von den verschieden- sten Bewitterungseinrichtungen in vorgegebenen Zeitintervallen entnommenen Proben. Im Vergleich mit unbewitterten Kontrollplatten (O-Proben) werden von mehreren erfahrenen Beurteilern Bewertungsstufen gemaD dem internatio- nalen GraumaDstab nach DIN 54001 gegeben und die Proben auf vorgefertig- ten Prufkarten festgehalten. Der GraumaDstab charakterisiert den Unterschied bunter Farbtone - also Helligkeitsdifferenzen -, die als Toleranzangabe benutzt werden konnen. Die Ubertragung solcher Unterschiede in andere Farbbereiche ist schwierig, aber moglich.

5 = kein Unterschied 4 = geringer Unterschied, entsprechend 1 3 NBS-Einheiten 3 = entsprechend 3 NBS-Einheiten 2 = deutlicher Unterschied, entsprechend 6 NBS-Einheiten 1 = groBer Unterschied, entsprechend 12 NBS-Einheiten.

Die Grauskala ist farbmetrisch definiert und gestattet dadurch einen An- schluD an farbmetrische Messungen. Die vertretbaren Toleranzen sind Farb- ton-bezogen unterschiedlich, wie G. Benzing4 gezeigt hat.

Jede Stufe dieser Grauabstufungen entspricht einer Echtheitsnote:

V. Oberjlacheneffekte bei der Bewitterung von PVC unterschiedlicher Stabilisierung

In Gegenwart von Luftsauerstoff und Wasser bei UV-Einstrahlung ereignen sich an der Oberflache des Polyvinylchlorids physikalisch-chemische Vorgange, die sich vorwiegend wie folgt aul3ern: 1. Farbverschiebung infolge Bildung von Polyensequenzen. 2. Belagsbildung (Kreidung) infolge Abbaues des PVC und Ablagerung von

Pigmenten und Additiven. Aus Abb. 10 ist zu erkennen, daD der K-Wert an der PVC-Oberflache

im Verlauf der Bewitterung abnimmt, gemessen an der Oberflachenschicht von 20-30 pm von bewitterten PVC-Proben.

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Licht- und Wetterbestiindigkeit von PVC I

70

Ba /Cd stabilisiert 60-

Pb- phosphit stabilisiert

0 loo0 2000 3000 4000 Weather-Ometer rnit Xenonstrahler (Std.)

Abb. 10. K-Wert von PVC an der Oberflache (20pm-Schicht) in Abhangigkeit von der Bewitterung (Weather-Ometer mit Xenonlampe) bei unterschiedlicher Stabili- sierung.

Bei der Sonnenbestrahlung von PVC-Oberflachen werden je nach Zusam- mensetzung und Farbe bestimmte Oberflachentemperaturen erreicht. Die Tem- peraturrelationen, die durch verschiedene Farben hervorgerufen werden, zeigen folgende Abstufungen (gemessen im Labor und in der Praxis im mitteleuropai- schen Klima):

weil3 : maximal 45-50 "C schwarz: . maximal 75°C

Buntfarbige Oberflachen sind zwischen diesen beiden Werten einzustufen in der Reihenfolge: gelb, h'ellbraun, rot, blau, grun, grau, dunkelbraun. Die angegebenen Werte sind als mogliche Maximalwerte im Sommer zu betrachten und bei klarem Himmel und 30 "C AuBentemperatur ermittelt.

In diesem Zusammenhang ist auch die Stabilitat an der PVC-Oberflache zu betrachten, wobei die gemessenen Induktionszeiten einen von der Warmebe- lastung wahrend der Bewitterungszeit abhangigen Verlauf zeigen (Abb. 11). Dabei ist die Feststellung interessant, daB mit steigendem Absorptionsver- mogen die Induktionsperiode proportional abfallt.

Eine stets geringere Stabilitat ist an der Oberflache gegenuber der PVC-Mas- se vorhanden, was durch die hohere Belastung der PVC-Oberflache bei der Verarbeitung eine Erklarung findet.

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G. Menzel

I

Abb. 1 1 . Induktionsperiode in Abhangigkeit von der Bewitterungszeit, gemessen an der Oberflache (20 pm-Schicht) und der PVC-Masse von pigmentiertem PVC (hart).

12 24 36 (Monate)

Abb. 12. Induktionsperiode in Abhangigkeit von der Bewitterungszeit, gemessen an der Oberflache (20 lm-Schicht) und der PVC-Masse von unpigmentiertem PVC (hart) mit und ohne UV-Absorber.

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Licht- itnd Wetterhestiindigkeit i . 0 1 1 PVC I

Abb. 12 laI3t die deutliche Wirkung eines UV-Absorbers auf die thermische Stabilitat der PVC-Oberflache erkennen, ein weiterer Hinweis fur die Wirksam- keit UV-absorbierender Substanzen.

Ausfuhrlicher und differenzierter konnten diese Stabilitatsverhaltnisse an der Oberflache von M. Mielke5 nachgewiesen und gedeutet werden.

G. Menzel, Plastverarbeiter 25 (1974) 137 G. Menzel, Plastverarbeiter 24 (1973) 1 G. Menzel, Kunststoffe 26 (1975) 295 E. Herrmann, Plastverarbeiter 24 (1973) 145 M. Mielke, Plastverarbeiter 26 (1975) 73

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