Beständigkeit gegen Spannungsrissbildung

Die Spannungsrissbildung, auch Environmental Stress Cracking (ESC) genannt, ist eine physikalische Alterung von Kunststoffen bei gleichzeitiger Wirkung einer medialer Beanspruchung sowie Zugbelastung. Tritt bei medialer Beanspruchung eine chemische Alterung auf, wird auch von Spannungsrisskorrosion gesprochen.

Ein typisches Verfahren zur Bestimmung der Spannungsrissbeständigkeit ist das Biegestreifenverfahren. Dabei werden Prüfkörper, bevorzugt vom Typ 1A nach DIN EN ISO 527, auf Biegeschablonen mit verschiedenen Krümmungsradien fixiert. Die Randfaserdehnung liegt dabei i. d. R. zwischen 0 % (Referenz) und 2 % Randfaserdehnung. Diese Schablonen werden entweder ins Medium getaucht oder nur die fixierten Prüfkörper mit dem Medium bestrichen oder besprüht.

Typische Medien für eine Auslagerung oder die Untersuchung der Spannungsrissbeständigkeit können Waschlaugen, Öle, Fette, Reinigungsmittel, Farben, Lacke oder Ähnliches sein.

Da jede Kombination aus Kunststoff, Medium, Temperatur, Auslagerungsdauer und äußerer Beanspruchung individuell ist, beraten wir Sie für Ihren speziellen Anwendungsfall gern.

Biegestreifenmethode
Biegestreifenmethode

Grundlagen

Die Beständigkeit von Polymerwerkstoffen gegen Medien ist sehr stark von der Art, Struktur und Zusammensetzung der Kunststoffe abhängig. Zusätzlich wird die Medienbeständigkeit durch die Ausbildung innerer Spannungen bei der Verarbeitung und die Auslagerungstemperatur beeinflusst.

Bei der Beständigkeitsprüfung von Kunststoffen wird zwischen einer Beständigkeitsprüfung ohne das Aufbringen einer zusätzlichen äußeren Spannung (Auslagerung, Immersionsversuch) und mit Aufbringen einer zusätzlichen äußeren, mechanischen Spannung (Spannungsrissbeständigkeit, Spannungsrisskorrosion) unterschieden.

Die Auslagerung ohne äußere Spannungen kann im Medium, bei erhöhter Temperatur, im Wasserdampf, im Wasser, bei einer zyklischen Wechselbeanspruchung von Temperatur und Feuchte oder auch bei Normklima erfolgen. Details aller im Hause möglichen Varianten haben wir für Sie unter dem Begriff Auslagerung zusammengestellt.

Probenvorbereitung

  • Befestigen der Prüfkörper im Medium
  • Fixieren auf Biegestreifen

Prüfbedingungen

  • (Regelmäßiger) Wechsel des Mediums
  • Bestreichen oder Besprühen der Prüfkörper
  • Individuelle Abstimmung von:
    • Medium
    • Temperatur
    • Auslagerungsdauer (Gesamt und Zwischenmesspunkte)
    • Äußerer Beanspruchung
    • Indikatorversuch
  • Abstimmung von Prüfkörpergeometrie und Anzahl

Normen

  • DIN EN ISO 22088:
    Kunststoffe – Bestimmung der Beständigkeit gegen umgebungsbedingte Spannungsrissbildung (ESC) 
    • Teil 3: Biegestreifenverfahren

Es können sowohl weitere Normen als auch individuelle Liefervorschriften umgesetzt werden.

Bewertungsmöglichkeiten

Zur Charakterisierung der Alterung und der Eigenschaftsänderung durch die Auslagerung werden üblicherweise Indikatorversuche wie beispielsweise der Zug- oder Biegeversuch an unbelasteten Referenzprüfkörpern und den ausgelagerten Prüfkörpern durchgeführt. Eine optische und mikroskopische Betrachtung sowie Farb- und Glanzmessung finden meist begleitend statt.

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