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Schnelle Bestimmung des Langzeitspannungsrissverhaltens von Thermoplasten und daraus gefertigten Bauteilen

In Würzburg forschen Wissenschaftler des SKZ intensiv an der Nutzbarkeit des Strain Hardening Tests (SHT, ISO18488:2015) als Prüfmethode zur schnellen, kostengünstigen Charakterisierung der Spannungsrissbeständigkeit.

Bisher kommt dieser Test vor allem für Polyethylen (PE) zum Einsatz. Die Übertragbarkeit von PE auf verschiedene Thermoplaste konnte im Rahmen eines erfolgreich abgeschlossenen Forschungsvorhabens grundsätzlich gezeigt werden (Der entsprechende Abschlussbericht kann unter www.skz.de erworben werden). Derzeit wird die Aussagefähigkeit des SHT zur Prüfung der Spannungsrissbeständigkeit von PE-Bauteilen systematisch in einem weiteren Forschungsvorhaben untersucht.

Konventionelle Prüfmethoden zur Charakterisierung der Spannungsrissbeständigkeit von Thermoplasten und daraus gefertigten Produkten sind oft zeitaufwendig. Zudem sind quantifizierbare Aussagen innerhalb vertretbarer Prüfzeiten kaum mehr möglich. Dies gilt insbesondere dann, wenn für Langzeitanwendungen Werkstoffe mit sehr guter Spannungsrissbeständigkeit eingesetzt werden. Der SHT ermöglicht die Charakterisierung der Spannungsrissbeständigkeit jedoch durch die Betrachtung des Dehnverfestigungsverhaltens in uniaxialen Kurzzeitzugversuchen. Dabei tritt kein Spannungsriss im eigentlichen Sinn auf, vielmehr wird das mikroskopische Verhalten des Werkstoffs makroskopisch nachgestellt.

Für Polypropylen (PP), Polybuten-1 (PB-1), Polyamid 12 (PA12) und Polyvinylchlorid (PVC-U) wurden die Herstellung und Vorbehandlung geeigneter Probekörper sowie systematisch der Einfluss der Prüfparameter untersucht. Der Auswertealgorithmus wurde angepasst und eine Validierung auf Basis von Referenzdaten sowie molekularer und morphologischer Charakteristika vorgenommen.

„Aktuell wird für verschiedene langlebige PE-Produkte wie Dichtungsbahnen, Platten für den Behälterbau und Rohre die Umsetzung des SHT als Bauteilprüfverfahren erforscht. Dabei liegt ein besonderes Augenmerk auf der systematischen Betrachtung herstellungsbedingter Einflüsse wie Orientierungen und Eigenspannungen. Schlussendlich soll eine praxistaugliche Prüfkörperentnahme aus den Bauteilen definiert und die Aussagefähigkeit der Ergebnisse bewertet werden“, erläutert SKZ Wissenschaftlerin Britta Gerets. Interessierte Unternehmen sind herzlich eingeladen am kostenfreien projektbegleitenden Ausschuss teilzunehmen.

Die Vorhaben 18649 N und 20225 N der Fördergemeinschaft für das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum e. V. (FSKZ) wurden bzw. werden über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung e. V (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Der Strain Hardening Test ermöglicht die Betrachtung des Dehnverfestigungsverhaltens in uniaxialen Kurzzeitzugversuchen.
Bild: SKZ

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Ansprechpartner:

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