Die Wissensdatenbank mit Begriffen rund um's Thema Kunststoff
In diesem kostenfreien Onlinenachschlagewerk finden Sie zahlreiche Begriffserklärungen zum Werkstoff Kunststoff. Diese sind gerade auch für Quereinsteiger eine kleine Starthilfe in die umfangreiche Welt der Kunststoffverarbeitung.
„Wir schließen die Lücke zwischen normativer Prüfung und realer Anwendung“
Wie lassen sich die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Kunststoffprodukten verlässlich vorhersagen, ohne jahrzehntelang auf Praxiserfahrungen zu warten? Der Hochdruckautoklaventest (HPAT) liefert genau hier wertvolle Antworten. Im Gespräch erläutert Anja Armani, Senior-Projektmanagerin Bauprodukte am SKZ, wie das beschleunigte Prüfverfahren funktioniert, welchen Mehrwert es gegenüber klassischen Normprüfungen bietet – und warum es zunehmend an Bedeutung für Hersteller und Entwickler gewinnt.
Anja Armani gibt im Gespräch Einblicke in die Funktion des Hochdruckautoklaventests (HPAT). (Foto: Luca Hoffmannbeck, SKZ)
HPAT im Fokus: Wie beschleunigte Prüfverfahren verlässliche Aussagen zur Lebensdauer von Bauprodukten ermöglichen
SKZ: Anja, der Hochdruckautoklaventest – kurz HPAT – klingt zunächst sehr technisch. Kannst Du uns einfach erklären, wozu dieser Test dient?
Anja Armani: Sehr gerne. Der HPAT ist ein beschleunigtes Prüfverfahren, mit dem wir die thermo-oxidative Alterung von Kunststoffmaterialien und Produkten untersuchen und deren Lebensdauer prognostizieren. Vereinfacht gesagt: Wir setzen dabei das Produkt extremen Bedingungen wie erhöhtem Sauerstoffdruck, Temperatur und einem wässrigen Medium aus, um in kurzer Zeit zu ermitteln, wie es sich über viele Jahre im realen Einsatz verhalten würde.
SKZ: Das heißt, der Test ersetzt im Prinzip jahrelange Praxiserfahrung?
Armani: Jahrelange Praxiserfahrung ist natürlich durch nichts zu ersetzten. Wie alle anderen beschleunigten Alterungsmethoden ist der HPAT auch nur eine Simulation. Jedoch mit einer hohen Aussagekraft. Und Abwarten führt nicht zum Ziel – das dauert zu lange. Besonders im Bauwesen oder bei Rohrsystemen kann man nicht einfach 20, 50 oder sogar 100 Jahre warten, um die Haltbarkeit zu beurteilen. Der HPAT beschleunigt Alterungsprozesse sehr stark. So erhalten Hersteller und Anwender innerhalb von Wochen belastbare Aussagen über die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit ihrer Produkte.
SKZ: Worin liegt aus Deiner Sicht der besondere Mehrwert des HPAT als Prüfmethode im Vergleich zu etablierten Alterungs- und Normprüfungen?
Armani: Der wesentliche Mehrwert des HPAT liegt in seiner methodischen Flexibilität und Aussagekraft. Viele Normprüfungen sind auf fest definierte Szenarien und Nutzungsdauern begrenzt. Kunden kommen jedoch häufig mit der Frage nach der Lebensdauer bei besonderen Einsatzbedingungen zu uns, die über den normativen Rahmen hinausgehen. Der HPAT erlaubt mit guter Reproduzierbarkeit die gezielte Simulation solcher Anwendungsbedingungen wie etwa erhöhte Temperaturen, andere Medien oder abweichende pH-Werte.
Darüber hinaus bietet der HPAT nicht nur einen Nachweis über das Versagen, sondern ermöglicht auch eine zuverlässige Prognose der thermo-oxidativen Lebensdauer über einen sehr langen Zeitraum. Damit schließen wir eine Lücke zwischen normativer Prüfung und realer Anwendung.
SKZ: Wie läuft so ein Test technisch ab?
Armani: Die Prüfkörper oder das Bauteil werden in Autoklaven – das sind druckdichte Behälter – unter genau definierten Bedingungen beschleunigt gealtert. Wir variieren dabei verschiedene Temperaturen mit Sauerstoffdrücken in einer wässrigen Lösung. Diese Kombination beschleunigt chemische und physikalische Alterungsprozesse wie die thermo-oxidative Alterung. Zu definierten Zeitpunkten entnehmen wir Proben aus dem Autoklav. Wir untersuchen diese auf Eigenschaftsveränderungen mittels Tests, wie z. B. Zug- und Biegefestigkeit sowie kundenspezifischen Prüfungen. Mit der von uns entwickelten Auswertemethode können wir den Materialabbau und somit die Lebensdauer bei verschiedenen Anwendungsszenarien prognostizieren.
SKZ: Das klingt nach hoher Präzision. Welche Rolle spielt dabei die Erfahrung des SKZ?
Armani: Eine sehr große. Der HPAT ist kein „Standardtest von der Stange“. Die Aussagekraft hängt stark davon ab, wie die Prüfbedingungen gewählt und die Ergebnisse interpretiert werden. Am SKZ verfügen wir über jahrzehntelange Erfahrung in der Kunststoffprüfung und insbesondere im Bereich Bauprodukte. Wir wissen, welche Parameter entscheidend sind und wie wir praxisnahe Aussagen für unsere Kunden ableiten können.
SKZ: Das SKZ hat in den letzten Jahren auch sogenannte Mini-Hochruck-Autoklaven entwickelt. Was hat es damit auf sich?
Armani: Das ist eine sehr spannende Entwicklung. Die Mini-Hochdruck-Autoklaven sind eine ressourceneffiziente Weiterentwicklung der klassischen Hochdruck-Autoklaven. Bei den „großen“ klassischen Autoklaven liegt der Fokus auf regelmäßigen Entnahmen von Proben gefolgt von regelmäßigen Tests, Zugversuche etwa.
Dementsprechend viel Probenmaterial und Energie wird benötigt. In unseren Mini-Autoklaven altern wir deutlich geringere Probenmengen. Dabei fokussieren wir uns auf die Sauerstoffdruckabnahme im Autoklav. Durch Oxidation verbraucht das Polymer Sauerstoff und wir sehen eine Abnahme des Drucks im Autoklav.
Wir konnten durch Forschungsprojekte nachweisen, dass der oft rapide Beginn des Sauerstoffverbrauchs in einem festen Zusammenhang mit einer Versprödung und somit thermo-oxidativen Alterung vieler Kunststoffe steht. Das bedeutet, dass wir häufig auf wiederkehrende aufwändige Zwischentests während der Alterung im Autoklav verzichten können. Das reduziert den Aufwand und die Kosten. Außerdem sind die Mini-Autoklaven energieeffizienter.
SKZ: Was bedeutet das ganz konkret für Hersteller und Entwickler von Kunststoffprodukten?
Armani: Gerade in der Entwicklungsphase ist die Zeit bis zur Markteinführung ein entscheidender Faktor für die Marktposition und den Erfolg. Mit unseren Hochdruck-Autoklaven kann in kürzerer Zeit das optimale Material identifiziert werden. Die Aussagekraft kann sich dabei auf die Rezeptur oder das Basis-Polymer beziehen. Kunden erhalten schnellere und oft verlässlichere Ergebnisse und können ihre Produkte gezielt verbessern, bevor sie in die Serienproduktion gehen.
Gleichzeitig erhalten Unternehmen überzeugende Argumente für Anwendungen, bei denen klassische Normprüfungen nicht ausreichen – etwa bei erhöhten Anforderungen an Temperaturbeständigkeit oder hoher Langlebigkeit. Der HPAT schafft damit Sicherheit für Investitionen, erleichtert den Marktzugang neuer Produkte und stärkt die technische Argumentation gegenüber Kunden, Planern und Auftraggebern.
SKZ: Warum sollte sich ein Kunde konkret für einen Hochdruckautoklaventest beim SKZ entscheiden?
Armani: Ich würde sagen, es ist die Kombination aus Expertise, Infrastruktur und Praxisnähe. Wir bieten nicht nur die Durchführung des Tests, sondern auch eine fundierte Interpretation der Ergebnisse. Unsere Kunden profitieren davon, dass wir sowohl die Prüfmethodik als auch die Anwendung ihrer Produkte verstehen. Zudem sind wir als ein langjähriges akkreditiertes Prüflabor ein bekannter und verlässlicher Partner für normgerechte und anerkannte Prüfungen.
SKZ: Wenn Du es in einem Satz zusammenfassen müsstest: Was ist der größte Vorteil des HPAT?
Armani: Der HPAT schafft in kurzer Zeit Sicherheit über die thermo-oxidative Lebensdauer eines Produkts – und genau das ist für Hersteller und Anwender von entscheidender Bedeutung.
SKZ: Vielen Dank für die spannenden Einblicke, Anja.
Armani: Sehr gerne.
Das Interview führte Dr. Jürgen Wüst, SKZ
