Die Spannungsrissbeständigkeit ist in Langzeitanwendungen im Hinblick auf die Bewertung der Nutzungsdauer essenziell. Für Polyethylen kann sie nun mithilfe des Strain Hardening Tests nicht mehr nur am Material, sondern auch am Bauteil schnell charakterisiert werden. Zur quantitativen Bestimmung wurden mechanische Verfahren zur Probekörpergewinnung aus verschiedenen Bauteilen (Folien/Dichtungsbahnen, Platten und Rohren) erfolgreich demonstriert. Das Ergebnis der Prüfung des Widerstandes gegen langsames Risswachstum wird in Produkten neben dem eingesetzten Material auch von der Verarbeitung beeinflusst. Dabei ist die aus den Herstellparametern und der Bauteildimension bzw. _geometrie resultierende (Molekül)Orientierung in Relation zur Beanspruchungsrichtung entscheidend. Diese ist auch für die in der Praxis zum Teil beobachteten Abweichungen von Material_ und Bauteilprüfungen ursächlich. Optimierungen im Hinblick auf die Spannungsrissbeständigkeit sollten auf eine Kongruenz von Beanspruchungsrichtung und (Molekül)Orientierung abzielen. Wo diese nicht realisierbar ist, sind (Molekül)Orientierungen konstruktiv und/oder durch geeignete Wahl der Herstellbedingungen möglichst zu minimieren. Die an einem Musterwerkstoff erarbeiteten Erkenntnisse konnten anhand von kommerziell erhältlichen Bauteilen validiert werden. Korrelationen mit konventionellen Spannungsrissprüfungen wurden qualitativ wie quantitativ demonstriert.
Ein Einsatz der (weiter)entwickelten Prüfmethode ist in der Warenein- und Warenausgangsprüfung, internen Produktions- und Qualitätsüberwachung, Material- und Produkt(weiter)entwicklung sowie Zertifizierung möglich. Die Forschungsergebnisse können somit mannigfaltig genutzt werden und somit zum wirtschaftlichen Erfolg beitragen.
Aktualisiert: 2023-02-09
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Werkstoffe mit guter Spannungsrissbeständigkeit sind besonders für langlebige Anwendungen interessant und können mit verfügbaren Prüfmethoden innerhalb vertretbarer Prüfzeiten nicht mehr quantitativ charakterisiert werden. Daher wurde eine Prüfmethodik (weiter)entwickelt, welche auf Basis des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens eine schnelle Charakterisierung der Spannungsrissbeständigkeit von thermoplastischen Werkstoffen ermöglicht. Dazu wurde der von Polyethylen bekannte Ansatz, dass die Spannungsrissbeständigkeit im Wesentlichen durch Entschlaufungsvorgänge determiniert ist und durch eine Betrachtung des Dehnverfestigungsverhaltens in Zugversuchen charakterisiert werden kann, systematisch für weitere Thermoplaste untersucht. Für die langzeitanwendungsrelevanten Werkstoffe Polypropylen, Polybuten-1, Polyamid 12 und Polyvinylchlorid wurden Probekörper sowie deren Herstellung und Vorbehandlung eruiert. Die systematische Evaluierung der Einflüsse von Prüftemperatur und Prüfgeschwindigkeit ermöglichte die Festlegung werkstoffspezifischer Prüfparameter sowie die Definition eines universell anwendbaren Auswertealgorithmus. Auf Basis von Referenzdaten sowie molekularer und morphologischer Charakteristika erfolgte eine Validierung und Bewertung der Aussagefähigkeit der abgeleiteten Kenngrößen sowie Prüfung der Reproduzierbarkeit. Die Forschungsergebnisse können sowohl bei der Material-/Produktentwicklung und -optimierung bzgl. der Spannungsrissbeständigkeit genutzt werden, als auch im Bereich der Qualitätsüberwachung und -prüfung zu wesentlichen Verbesserungen führen.
Aktualisiert: 2020-01-27
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