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Langzeitiges Spannungsrissversagen von Thermoplasten

Das SKZ hat ein Forschungsvorhaben zur Eignung des Strain Harding Tests (SHT) als Schnelltestmethode zur Charakterisierung der Spannungsrissbeständigkeit von Polyethylen (PE) erfolgreich abgeschlossen und arbeitet nun an der Übertragung der Methode auf weitere Thermoplaste.

Strain Harding Test mit typischem Spannungsdehnungsverhalten eines Probekörpers

Prüfung in wenigen Stunden

Konventionelle Prüfmethoden zur Charakterisierung der Spannungsrissbeständigkeit von Thermoplasten sind oft aufwendig und teuer. Zudem ist in einigen Fällen die Erzielung quantifizierbarer Aussagen innerhalb vertretbarer Prüfzeiten kaum möglich. Gerade für Kunststoffprodukte mit geforderter Langlebigkeit ist eine Bewertung der Spannungsrissbeständigkeit jedoch unabdingbar.

Der SHT ermöglicht dies durch die Betrachtung des Dehnverfestigungsverhaltens in uniaxialen Kurzzeitzugversuchen. Dabei tritt kein Spannungsriss im eigentlichen Sinn auf, sondern es wird vielmehr das mikroskopische Verhalten des Werkstoffes makroskopisch nachgestellt. Für PE wurde am SKZ der Einfluss der Prüfparameter, Probekörper und molekularer Parameter eingehend untersucht. Vereinfachungspotenziale, wie der Verzicht auf eine Temperierkammer oder die Längenänderungsmessung über den Traversenweg, konnten umgesetzt werden. Ein Ranking kommerzieller PE-Typen sowie die quantitative Korrelation mit FNCT-Ergebnissen wurden erarbeitet und können von Unternehmen zur Einschätzung eigener Ergebnisse genutzt werden. Überdies wurde die Prüfmethodik zum Zweck der Bauteilprüfung angepasst und deren Ergebnisse erstmals systematisch bewertet. Aktuell wird am SKZ an der Übertragbarkeit der Prüfmethodik auf weitere Thermoplaste wie Polypropylen (PP), Polyamid (PA12) und Polyvinylchlorid (PVC) geforscht. Ziel ist die Erarbeitung geeigneter Prüfparameter, Auswertealgorithmen und Kennzahlen sowie Bewertung der Aussagefähigkeit.

Die IGF-Vorhaben 18324 N und 18649 N der Forschungsvereinigung FSKZ wurden bzw. werden über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Das Bild zeigt einen Probekörper während des Strain Harding Tests (SHT) mit typischem Spannungsdehnungsverhalten. (Foto: SKZ)

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Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Britta Gerets
Bauteileigenschaften
Würzburg
+49 931 4104-575
b.gerets@skz.de
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