VDI 3958 Blatt 12-2004 Environmental simulation - Effects of acidic precipitation on polymers - Test methods.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREUmweltsimulationWirkung saurer Niederschlgeauf polymere WerkstoffePrfverfahrenEnvironmental simulationEffects of acidic precipitation on polymersTest methodsVDI 3958Blatt 12 / Part 12Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN No

2、rmenausschuss KRdLFachbereich UmweltqualittAusschsse Wirkung auf Werkstoffe“ und Umweltsimulation“VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1aVDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure,

3、 Dsseldorf 2004Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindl

4、ich.ICS 07.060; 13.040.20Februar 2004February 2004The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asautho

5、ritative.Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Verfahrensgrundlagen . . . . . . . . . . . . . 43 ADF-Test (Acid Dew and Fog Test) . . . . . . 5 3.1 Anwendungsgebiete und Wirkungs-objekte des ADF-Tests. . . . . . . .

6、. . . . 5 3.2 Versuchsablauf. . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.2.1 Bewitterungszyklus und Schrfegrade . . . . . . . . . . . . . 63.2.2 Versuchsdauer . . . . . . . . . . . . 10 3.2.3 Zustzliche Beanspruchungen whrend des ADF-Tests . . . . . . . 11 3.2.4 Herstellung der knstlichen sauren Niederschlge

7、. . . . . . . . . . . . . 11 3.3 Versuchseinrichtung . . . . . . . . . . . . . 11 3.4 Probenmanagement . . . . . . . . . . . . . 12 3.4.1 Anforderungen an die Proben . . . . 12 3.4.2 Vor- und Nachbehandlung derProben. . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3.4.3 Untersuchung der Proben vor und nach dem

8、ADF-Test . . . . . . . . . 12 3.4.4 Referenzproben . . . . . . . . . . . . 13 3.5 Angaben zur Wiederholprzision . . . . . . 13 4 AR-Test (Acid Rain Test) . . . . . . . . . . . . 14 4.1 Anwendungsgebiete und Wirkungsobjekte des AR-Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.2 Versuchsablauf. . . . .

9、 . . . . . . . . . . . 14 4.2.1 Bewitterungszyklus und Schrfegrade . . . . . . . . . . . . . 14 4.2.2 Versuchsdauer . . . . . . . . . . . . 15 4.2.3 Zustzliche Beanspruchungen whrend des AR-Tests . . . . . . . . 16 4.2.4 Herstellung des knstlichensauren Regens. . . . . . . . . . . . . 16Contents Pag

10、ePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 ADF (Acid Dew and Fog) test . . . . . . . . . . 53.1 Fields of application and object of theADF test . . . . . . . . . . . . . . .

11、 . . . . 53.2 Test procedure . . . . . . . . . . . . . . . . 63.2.1 Weathering cycle and degrees of aggression. . . . . . . . . . . . . . 63.2.2 Test duration . . . . . . . . . . . . . . 103.2.3 Additional stressing duringthe ADF test . . . . . . . . . . . . . . 113.2.4 Production of artificial acid

12、ic precipitation . . . . . . . . . . . . . . 113.3 Test set-up. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.4 Sample management . . . . . . . . . . . . . 123.4.1 Sample prerequisites. . . . . . . . . . 123.4.2 Pre- and post-treatment of thesamples . . . . . . . . . . . . . . . . 123.4.3 Examination of t

13、he samples before and after the ADF test . . . . . 123.4.4 Reference samples. . . . . . . . . . . 133.5 Repeatability . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 AR (Acid Rain) test. . . . . . . . . . . . . . . . 144.1 Fields of application and objects ofthe AR test . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

14、.2 Test procedure . . . . . . . . . . . . . . . . 144.2.1 Weathering cycle and degrees of aggression. . . . . . . . . . . . . . 144.2.2 Test duration . . . . . . . . . . . . . . 154.2.3 Additional stressing during the AR test . . . . . . . . . . . . . . . 164.2.4 Production of artificial acidic prec

15、ipitation . . . . . . . . . . . . . . 16Frhere Ausgabe: 04.03 Entwurf,deutschFormer edition: 04/03 draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 2 VDI 3958 Blatt 12 / Part 12Seite4.3 Versuchsei

16、nrichtung . . . . . . . . . . . . . 164.4 Probenmanagement . . . . . . . . . . . . . 164.4.1 Anforderungen an die Proben . . . . 164.4.2 Vor- und Nachbehandlung der Proben . . . . . . . . . . . . . . 164.4.3 Untersuchung der Proben vor und nach dem AR-Test . . . . . . . . . . 164.4.4 Referenzproben.

17、 . . . . . . . . . . . 165 Angaben zur Validierung . . . . . . . . . . . . 176 Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI undDIN Normenausschuss KRdL erarbeiten Fach-leute aus Wi

18、ssenschaft, Industrie und Verwaltung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Normen zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. den Stand derWissenschaft in der Bundesrepublik Deutschlandund dienen als Entscheidungshilfen bei der Erarbei-tung und Anwendung von R

19、echts- und Verwaltungs-vorschriften. Die Arbeitsergebnisse der KRdL flie-en ferner als gemeinsamer deutscher Standpunkt indie europische technische Regelsetzung bei CEN(Europisches Komitee fr Normung) und in dieinternationale technische Regelsetzung bei ISO(Internationale Organisation fr Normung) ei

20、n.Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung;ganzheitliche Betrachtung von Emissionsminde-rungsmanahmen unter Bercksichtigung vonLuft, Wasser und Boden;

21、Emissionswerte frStube und Gase; anlagenbezogene messtechni-sche Anleitungen; UmweltschutzkostenrechnungFachbereich II Umweltmeteorologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in derAtmosphre; strfallbedingte Freisetzungen;mikro- und mesoskalige Windfeldmodelle; Wech-selwirkung zwischen Atmosphre und

22、 Oberfl-chen; meteorologische Messungen; angewandteKlimatologie; Lufthygienekarten; human-bio-Page4.3 Test set-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.4 Sample management . . . . . . . . . . . . . 164.4.1 Sample prerequisites . . . . . . . . . 164.4.2 Pre- and post-treatment of the samples . . .

23、. . . . . . . . . . . . . 164.4.3 Examination of the samples beforeand after the AR test. . . . . . . . . . 164.4.4 Reference samples . . . . . . . . . . 165 Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Documentation. . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Bibliography . . . . . . . . . . .

24、 . . . . . . . . . . 19Preliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN Standards Committee KRdL ex-perts from science, industry and administration, act-ing on their own responsibility, establish VDI guide-lines and DIN standards in the field of environmentalprotection. Th

25、ese describe the state of the art in sci-ence and technology in the Federal Republic of Ger-many and serve as a decision-making aid in the pre-paratory stages of legislation and application of legalregulations and ordinances. KRdLs working resultsare also considered as the common German point ofview

26、 in the establishment of technical rules on theEuropean level by CEN (European Committee forStandardization) and on the international level byISO (International Organization for Standardization).The following topics are dealt with in four subdivi-sions: Subdivision I ”Environmental Protection Techni

27、ques“Integrated pollution prevention and control for in-stallations; procedures and installations for emis-sion control; overall consideration of measures foremission control with consideration given to theair, water and soil; emission limits for dusts andgases; plant-related measurement instruction

28、s; en-vironmental industrial cost accountingSubdivision II ”Environmental Meteorology“Dispersion of pollutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-scale wind field models; interaction between theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climat

29、ology; air pollution maps;human-biometeorological evaluation of climateB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 VDI 3958 Blatt 12 / Part 12 3 meteorologische Bewertung von Klima und Luft-hygiene; bertragun

30、g meteorologischer DatenFachbereich III Umweltqualitt“Wirkung von Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflanze, Boden, Werkstoffe und Atmosphre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfah-ren; Erfassung und Wirkung mikrobieller Luftver-unreinigungen; Olfaktometrie; UmweltsimulationFachbereich IVUmwe

31、ltmesstechnik“Emissions- und Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;optische Fernmessverfahren; Messen von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur Herstellungvon Referenzmaterialien; Prfplne fr Mess-gerte; Validierung

32、sverfahren; Messplanung; Aus-werteverfahren; QualittssicherungDie Richtlinien und Normen werden zunchst alsEntwurf verffentlicht. Durch Ankndigung im Bun-desanzeiger und in der Fachpresse erhalten alle inte-ressierten Kreise die Mglichkeit, sich an einemffentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen.

33、Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dassunterschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fassung bercksichtigt werden knnen.Die Richtlinien und Normen sind in den sechs Bn-den des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luftzusammengefasst.1 EinleitungGegenstand dieser Richtlinie ist

34、die Simulation desschdigenden Einflusses von Umweltbedingungenwhrend des Transports, Betriebs und der Lagerungauf Werkstoffe und Produkte (im Weiteren als Wir-kungsobjekt“ bezeichnet). Ihre Gltigkeit ist einge-schrnkt auf Wirkungsobjekte, die aus polymerenWerkstoffen bestehen oder diese in qualittsr

35、ele-vantem Umfang enthalten und im Freien eingesetztwerden. Neben den klassischen klimatischen Um-weltgren Temperatur und Luftfeuchtigkeit beein-flussen saure atmosphrische Niederschlge ma-geblich die photochemische Alterung polymererWerkstoffe. Gegenber der Wirkung von Schadga-sen, die im Wesentlic

36、hen die Vorprodukte der saurenNiederschlge darstellen, treten andere Wirkungs-mechanismen auf.Diese Richtlinie beschreibt zeitgeraffte Laborprf-verfahren fr die Simulation der schdigenden Wir-kung saurer atmosphrischer Niederschlge im Zu-and air hygiene; transfer of meteorological dataSubdivision II

37、I ”Environmental Quality“Effects of air pollutants on man, farm animals, veg-etation, soil, materials, and the atmosphere; meth-ods for the measurement and evaluation of effects;determination of microbial air pollutants and theireffects; olfactometry; environmental simulation Subdivision IV”Environm

38、ental Measurement Techniques“Techniques for emission and ambient air measure-ments of inorganic and organic gases as well asparticulate matter; optical open-path measurementmethods; measurement of indoor air pollutants,measurement of soil air pollutants; procedures forestablishing reference material

39、; test procedures formeasurement devices; validation procedures;measurement planning; evaluation methods; qual-ity assuranceThe guidelines and standards are first published asdrafts. These are announced in the Bundesanzeiger(Federal Gazette) and in professional publications inorder to give all inter

40、ested parties the opportunity toparticipate in an official objection procedure. Thisprocedure ensures that differing opinions can be con-sidered before the final version is published.The guidelines and standards are published in the six-volume VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air Pollu-tion Prevention)

41、 manual.1 IntroductionThe subject of this guideline is the simulation of thedamaging effect of environmental conditions duringthe transport, operation and storage of materials andproducts (referred to in the following as ”objects“).Its scope is confined to objects made of polymers orcontaining a qua

42、lity-relevant quantity of polymersand used outdoors. In addition to the classical envi-ronmental variables of temperature and humidity,acidic atmospheric precipitation can also have a sig-nificant effect on the photochemical ageing of poly-mers. The mechanisms differ from those of harmfulgases, whic

43、h essentially constitute the initial productsof acidic precipitation.This guideline describes time-lapse laboratory testmethods for simulating the damaging effects ofacidic atmospheric precipitation in interaction withB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights res

44、erved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 4 VDI 3958 Blatt 12 / Part 12sammenwirken mit UV-Strahlung, neutralenkondensierten Niederschlgen und wechselnderTemperatur und Luftfeuchtigkeit unter Verwendungeines knstlichen sauren Niederschlages. Diese Prf-verfahren sind geeignet, auf der Basis v

45、on Verglei-chen Empfehlungen zur Auswahl von Polymerwerk-stoffen fr den Einsatz in einer durch saureNiederschlge belasteten Umwelt zu erarbeiten.Auf der Grundlage der in VDI 3958 Blatt 1 beschrie-benen Methodik der Umweltsimulation wird dieZeitraffung durch die Aneinanderreihung der fr dasWirkungsob

46、jekt ungnstigsten Kombinationen derUmweltbedingungen (im Weiteren mit Worst-Case-Szenarium“ bezeichnet) erreicht. Dazu werden dieseUmweltbedingungen in hufigerer Folge als imFreien unter Einbeziehung eines knstlichen saurenNiederschlags und unter Nutzung eines handelsbli-chen Bewitterungsgertes nach

47、gebildet. Die Extrem-werte der Belastungsparameter werden dabei gegen-ber der Praxis nicht wesentlich berschritten.2 Verfahrensgrundlagen Als saure Niederschlge werden Depositionen aufWirkungsobjekten bezeichnet, die als wssrige Phase(Regen, Tau, Nebel, Schnee, Reif, Hagel) eine hhereAziditt als pH

48、= 5,6 besitzen bzw. als Aerosole oderStube freie Suren enthalten 1 bis 3. Saureatmosphrische Niederschlge gehren zu den we-sentlichen Umweltproblemen seit Beginn der Indus-trialisierung vor etwa 100 Jahren. Messungen, dieseit Jahrzehnten im Weltmastab durchgefhrt wer-den, signalisieren keinen Rckgan

49、g der Belastungder Atmosphre mit Suren 4 bis 6. Saure Nieder-schlge bilden sich, wenn sich bestimmte Luftverun-reinigungen mit Sauerstoff, Wasser oder Staubparti-keln in der Atmosphre verbinden. Im Vordergrundsteht Schwefeldioxid, ein Nebenprodukt der Verbren-nung fossiler Brennstoffe, das nach Oxidation zuSchwefelsure mit 60 bis 70 % zur Aziditt der Nie-derschlge beitrgt. Weitere hufige Bestandteilesaurer Niederschlge sind Salp