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Prüfverfahren zur dynamischen Alterung von Werkstoffen

EuroNorm GmbH

11/2018-10/2020

Dr. rer. nat. Franziska Krahl

+49-351-4081-778

in Bearbeitung

DynaTest

Projektbeschreibung

Werkstoffe (insbesondere Elastomere), die im Bereich Kälte- und Klimatechnik eingesetzt werden, sind während ihres Gebrauchs kritischen Umgebungseinflüssen ausgesetzt z.B. chemischer Angriff durch Kältemittel und Öl, Druck- und Temperaturschwankungen. Im Laufe des Einsatzes kann es deshalb zu Veränderungen der Werkstoffeigenschaften kommen (Alterung). Unerwünschte Alterungseffekte können bei Elastomeren zum (langsamen) Verlust der Dichtungseigenschaft und somit zu Kältemittelverlusten oder zur Abgabe von Zersetzungsprodukten aus dem Elastomer in den Kältekreislauf führen. Dadurch auftretende Schäden an Anlage und ggf. Kühlgut haben  zeit- und kostenintensive Service-Einsätze zur Folge.

Resultierend aus dem verstärkten Einsatz von natürlichen Kältemitteln und von neuen reaktiveren HFO-Kältemitteln und Kältemittel-Gemischen ergibt sich für die im Bereich der Kälte- und Klimatechnik eingesetzten Werkstoffe in den nächsten Jahren bezüglich der Vorhersage der Langzeitstabilität ein erhöhter Bedarf. Daten zur Beständigkeit der Werkstoffe (u. a. Elastomere für Dichtungen) mit den neuen Kältemitteln und Kältemaschinenölen sind kaum vorhanden bzw. nicht zugänglich. Häufig wird auf Basis von tabellierten Kunststoffdaten eine Verträglichkeit bzw. Beständigkeit nur abgeschätzt, da detaillierte Untersuchungen zeitaufwendig und kostenintensiv sind.

Es werden daher Methoden benötigt, die den Alterungsprozess im Labor beschleunigt nachstellen.

Projektziel

Ziel des Projektes ist es, die bestehenden Methoden zur Beständigkeitsprüfung von Werkstoffen für den Einsatz in Kälteanlagen durch Methoden mit dynamischer Belastung der Proben nach dem Soxhlet-Prinzip zu ergänzen. Die Methode soll eine Prüfung der Werkstoffe mit umlaufenden Kältemittel und mit Öl ermöglichen mit dem Ziel, Aussagen zur Eignung oder Nicht-Eignung von Werkstoffen bereits in wenigen Tagen (3 bis max. 7 Tage) zu erhalten. Die angestrebte Entwicklung bildet damit sowohl den realen Kontakt mit Kältemittel und Öl ab (analog zur bisher üblichen statischen Auslagerung) und ermöglicht durch die Nutzung des Extraktionseffektes weiterhin eine deutliche Verkürzung der notwendigen Prüfdauer.

Im Rahmen des Projektes werden Werkstoffe vergleichend mit der neu entwickelten dynamischen Prüfmethode und den üblichen statischen Auslagerungstest untersucht. Die Materialauswahl erfolgt hinsichtlich der in Kältekreisläufen üblicherweise eingesetzten Werkstoffe: Chloropren-Kautschuk (CR), Ethylen-Propylen-Diene-Kautschuk (EPDM), Hydrierter Acrylnitril-Butadiene-Kautschuk (HNBR), Fluorkautschuk (FKM/FPM) und Polyamid (PA).

Die Auswahl der Kältemittel wird unter Beachtung aktueller, umweltpolitischer Anforderungen (niedriges Erderwärmungspotential GWP) erfolgen. Dabei sind prinzipiell 3 Kältemittelkategorien zu unterscheiden: natürliche Kältemittel (z.B. R744, R717, R290), HFO-Kältemittel (z.B. R1234yf, R1234ze) und Kältemittel-Gemische (z.B. R449A, R513A). Ziel ist es, eine Methode zu entwickeln, die für alle Kältemittelkategorien anwendbar ist.


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