Stepped Isothermal Methode – Langzeitkriechen/Langzeitrelaxation von Kunststoffen

In unserem Prüflabor können wir für Sie sowohl das Langzeitkriech- als auch das Langzeitrelaxationsverhalten von Kunststoffen auf Basis der Stepped Isothermal Methode (SIM) – auch in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder der Beanspruchung (Spannung bzw. Dehnung) – durchführen. Die SIM als eine innovative Prüfmethode ermöglicht schnelle und hoch aussagefähige Resultate auch bei der Erstellung komplexer Zeitstandschaubilder und spart Ihnen dadurch Kosten und viel Zeit bei der praxisorientierten Einsatzbewertung und Lebensdauerabschätzung. Angelehnt an den Zeitstandzugversuch erfolgt mittels unserer instrumentierten Zeitstandprüfanlage die zeitabhängige und unter Umständen auch temperatur- und/oder belastungsabhängige Ermittlung der Kriechdehnung bzw. der Relaxationsspannung und des Kriech- bzw. Relaxationsmoduls. Alternativ sind wir auch in der Lage, die der SIM äquivalente Stepped Isostress/Isostrain Methode durchzuführen.

Aufgrund der komplexen Prüfbedingungen beraten wir Sie gern in einem persönlichen Gespräch. Sprechen Sie uns an!

Kappa Multistation

Grundlagen

Das SIM-Verfahren basiert auf dem von Arrhenius beschriebenen Ansatz, nach dem Zeit und Temperatur in einem äquivalenten Verhältnis zueinander stehen. Auf dieser Grundlage wird beim SIM-Verfahren ein aus Kunststoff bestehender Prüfkörper mit einer vergleichsweise niedrigen konstanten Zugspannung oder Dehnung beansprucht. Dabei wird während des Versuchs die Temperatur in jeweils definierten zeitlichen Abständen um einen konstanten Betrag stufenweise erhöht und die währenddessen entstehende Dehnungszunahme oder Spannungsabnahme kontinuierlich erfasst. Nach der Korrektur des Einflusses der thermischen Volumenänderung werden die den einzelnen Temperaturrampen entsprechenden Kurvenabschnitte nach logarithmischer Umwandlung der Zeitachse zu einer Masterkurve zusammengesetzt. Dabei hat sich gezeigt, dass die mittels SIM-Verfahrens ermittelten Kriech/Relaxationskurven eine sehr hohe Korrelation zu den im konventionellen Zeitstandzugversuch ermittelten Kriech/Relaxationskurven aufweisen. Die Stepped Isostress/Isostrain Methode wird ähnlich durchgeführt, nur dass hierbei die Temperatur konstant gehalten wird und die Spannung bzw. Dehnung stufenweise erhöht werden.

Probenvorbereitung

  • kompakte Kunststoffprüfkörper mit Geometrien wie beim uniaxialen Zugversuch, hergestellt durch Spritzguss, Stanzen oder Fräsen
  • Zugprüfkörper aus Kunststofffolien (hergestellt z.B. durch Stanzen)
  • Faserbündel
  • individuelle Prüfkörpergeometrie nach persönlicher Absprache

Prüfbedingungen

Kappa Multistation
  • SIM-Versuche mit konstanter Spannung (Retardation) oder konstanter Dehnung (Relaxation) in Zugbeanspruchung
  • Nennkraft: 10 kN für 5 Prüfachsen (Kraftmessbereich von 20 N bis 10 kN)
  • Messtellenantrieb:Verfahrweg 200 mm
  • Prüfgeschwindigkeit: 0,001 mm/h bis 100 mm/min
  • Dehnungsmessung: Videoextensometer
  • Temperaturbereich: -40 °C bis 250 °C (bitte beachten Sie, dass für die Durchführung der SIM eine Temperaturreserve nach oben erforderlich ist)
  • Dehnungen und Spannungen abhängig von den Ergebnissen der Im Voraus durchzuführenden uniaxalen Zugversuche

Normen

Normen

  • ASTM D 6992 (2003): Standard Test Method for Accelerated Tensile Creep and Creep-Rupture of Geosynthetic Materials Based on Time-Temperature Superposition Using the Stepped Isothermal Method

Ergebnisse

  • Ergebnisse aus den im Voraus durchgeführten uniaxalen Zugversuchen
  • Kriechdehnung bzw. Relaxationsspannung als Funktion der Zeit
  • Kriech- bzw. Relaxationsmodul als Funktion der Zeit
  • Zeitstandschaubilder (bei Variation der Spannung oder Dehnung und/oder der Bezugstemperatur)
  • Aussagen zur thermischen Volumenänderung

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