Spannungsrissbeständigkeit

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Spannungsrissbeständigkeit

Grundlagen

Die Spannungsrissbildung und der dem Versagen entgegenwirkende Spannungsrisswiderstand (Engl.: Environmental Stress Cracking Resistance) ist von essentieller Bedeutung für die Bewertung des Langzeitverhaltens von Kunststoffen für Behälter oder Rohre, aber auch von Klebstoffen, Korrosionsschutzschichten, Kabelummantelungen und in der Medizintechnik, insbesondere in kombinierter Beanspruchung mit Köperflüssigkeiten, Temperatur und energiereicher Strahlung, z. B. bei der Sterilisation.

Einflussfaktoren

Die Spannungsrissbeständigkeit eines Kunststoffes ist eine komplexe Eigenschaft, deren Einflussfaktoren sich hinsichtlich

• des Werkstoffes
  • chemischer Aufbau und Zusammensetzung
  • Morphologie (siehe: Mikroskopische Struktur)
  • Eigenspannungszustand
• der Umgebung
  • physikalische und chemische Eigenschaften des Mediums
  • Luftfeuchtigkeit (siehe: Normklimate)
  • Temperatur
• der Beanspruchung
  • Beanspruchungsart
  • Geschwindigkeit bzw. Zeit
• der Geometrie
  • Bauteilform
  • Abmessungen
  • Risse

differenzieren lassen.

Ausgewählte Methoden

Entsprechend dieser Vielzahl häufig komplex wirkender Einflussfaktoren und der praktischen Bedeutung des Spannungsrissverhaltens (siehe auch: Spannungsrisskorrosion) existieren zahlreiche genormte Prüfverfahren. Dabei handelt es sich vorwiegend um Normen für Prüfverfahren an Fertigteilen, wie z. B. an Rohren und Behältern.

Für den Bereich der Werkstoffentwicklung und -optimierung wurden neben diesen Fertigteilprüfverfahren Methoden entwickelt, die eine Bestimmung von Kennwerten an genormten Prüfkörpern gestatten. Die drei wichtigsten Methoden sind:

• der Zeitstandzugversuch nach DIN EN ISO 22088-2
• das Biegestreifenverfahren nach DIN EN ISO 22088-3 und
• das Kugel- oder Stifteindrückverfahren DIN EN ISO 22088-4

Literaturhinweise

• Ramsteiner, F.: Bewertung der Spannungsrissbeständigkeit. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, (2015) 3. Auflage, S. 415/416, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)
• Lach, R.., Grellmann, W.: Stress Cracking Resistance. In: Grellmann, W., Seidler, S.: Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landolt-Börnstein. Volume VIII/6A3, Springer Verlag, Berlin (2014) S. 332–356, (ISBN 978-3-642-55165-9; siehe AMK-Büchersammlung unter A 16)
• Brown, R. P.: Testing Plastics for Resistance to Environmental Stress Cracking. Polymer Testing 1 (1980) 267–282
• Bledzki, A. K., Barth, C.: Spannungsrissbeständigkeit von Polycarbonat messen. Materialprüfung 40 (1998) 404–410
• Bohlmann, B., Hirth, T., Grellmann, W., Langer, B.: The Effect of Disinfection Methods on the Mechanical Properties of Thermoplastic Recyclates. Macromolecular Materials and Engineering 290 (2005) 1176–1183
• Bajaj, P., Wright, K. D., Bernhard, K., Heil, D.: Immer den Durchblick behalten. Chemikalien- und Spannungsrissbeständigkeit von PMMA-basierten Compounds im medizinischen Umfeld. Kunststoffe 5 (2019) 40–44
• DIN EN ISO 22088: Kunststoffe – Bestimmung der Beständigkeit gegen umgebungsbedingte Spannungsrissbildung (ESC)
  

Teil 1 (2006-11): Allgemeine Anleitung

Teil 2 (2006-11): Zeitstandzugversuch

Teil 3 (2006-11): Biegestreifenverfahren

Teil 4 (2006-11): Kugel- oder Stifteindrückverfahren

Teil 5 (2009-10): Verfahren mit konstanter Zugverformung

Teil 6 (2009-10): Verfahren mit langsamer Dehnrate