https://wiki.polymerservice-merseburg.de/index.php?title=Spezial:Neue_Seiten&feed=atom&hidebots=1&hideredirs=1&limit=50&offset=&namespace=0&username=&tagfilter=&size-mode=max&size=0Lexikon der Kunststoffprüfung - Neue Seiten [de]2024-03-28T17:58:37ZAus Lexikon der KunststoffprüfungMediaWiki 1.35.1https://wiki.polymerservice-merseburg.de/index.php/Impact_testImpact test2023-08-21T06:57:22Z<p>Oluschinski: Die Seite wurde neu angelegt: „letzte Bearbeitung: {{REVISIONDAY2}}.{{REVISIONMONTH}}.{{REVISIONYEAR}} von: {{REVISIONUSER}} {{PSM_Infobox}} <span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">…“</p>
<hr />
<div>letzte Bearbeitung: {{REVISIONDAY2}}.{{REVISIONMONTH}}.{{REVISIONYEAR}} von: {{REVISIONUSER}}<br />
<br />
{{PSM_Infobox}}<br />
<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">impact test</span><br />
__TOC__<br />
==Charpy impact test==<br />
<br />
In 1898, Russel introduced a pendulum hammer as a test device for impact testing. However, this type of experimental test is now not associated with the name Russel, but with that of Charpy, G. A. A., which is the way in which Charpy used this method for impact testing of metallic materials from 1901 onwards. In 1904, Charpy proposed the integral impact energy as a toughness value, which he had determined by means of his known arrangement. Although 100 years have passed since the introduction of the Charpy test, the Charpy impact strength is still one of the most widespread methods in industrial testing practice, but this method has a legitimate field of application only in quality assurance due to numerous formal deficiencies.<br><br />
The Charpy impact test is standardized according to ISO 179 and is used for the assessment of the toughness of plastics under impact bend loading using unnotched test specimens. In the Charpy arrangement, the test specimen is positioned on two supports and loaded with an impact in the middle by a pendulum hammer of a pendulum device (see '''Fig. 1''').<br><br />
The prismatic test specimens must be produced according to the corresponding molding mass standard and can be produced directly by means of injection molding or from pressed or cast plates. The test specimens type 1 (see '''table 1'''), which are mainly used for thermoplastics, can be taken from multi-purpose test specimens according to ISO 3167 type A. The test specimens type 2 and 3 are only used for composite materials with interlaminar shear fracture, for example, long-fiber reinforced plastics.<br />
<br />
[[Datei:impact_test_1.jpg|350px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Fig. 1''': <br />
|width="600px" |Schematic representation of the Charpy arrangement for carrying out impact bending tests<br />
|}<br />
<br />
The fracture energy required for the destruction of the test specimens with defined dimensions (see '''table 1''') is determined with the pendulum device. The gravitational force acts as a driving force. The measuring principle of a pendulum impact device is based on the determination of the difference between the fall angle and the climbing angle, which is determined by the energy loss of the pendulum hammer by the fracture energy on the test specimen.<br />
<br />
{| border="1px" style="border-collapse:collapse"<br />
|+ '''Table 1''': Test specimen types and dimensions for the impact test according to ISO 179<br />
!! style="width:130px; background:#DCDCDC" | <br />
!! style="width:130px; background:#DCDCDC" | Length l (mm)<br />
!! style="width:130px; background:#DCDCDC" | Width b (mm)<br />
!! style="width:130px; background:#DCDCDC" | Thickness h (mm)<br />
!! style="width:130px; background:#DCDCDC" | Support span L (mm)<br />
|-<br />
|Type 1<br />
|80 ± 2<br />
|10,0 ± 0,2<br />
|4,0 ± 0,2<br />
|62<br />
|-<br />
|Type 2<br />
|25 h<br />
|10 or 15<br />
|3<br />
|20 h<br />
|-<br />
|Type 3<br />
|(11 or 13) h<br />
|10 or 15<br />
|3<br />
|(6 or 8) h<br />
|}<br />
<br />
The calculation of the impact strength (Charpy) is carried out according to the following<br />
equation.<br />
{|<br />
|-<br />
|width="20px"|<br />
|width="500px" | <math>a_{cU}\,=\,\frac{W_c}{h \cdot b}</math><br />
|}<br />
<br />
with<br />
{|<br />
|-<br />
|W<sub>c</sub><br />
|width="15px" | <br />
|Impact energy<br />
|}<br />
<br />
<br />
'''References'''<br />
<br />
* Russel, S. B. (1898): Experiments with a New Machine for Testing Materials by Impact. American Society of Civil Engineers 39/826, 237–250 [Reprint: Siewert, T. A., Manahan S. (Eds.) (2000): The Pendulum Impact Testing: A Century of Progress. ASTM STP 1380, 17–45]<br />
* [[Charpy, Georges|Charpy, G. A. A.]] (1901): Essay on the Metals Impact Bend Test of Notched Bars. [Reprint: Siewert, T. A., Manahan, S. (Eds.) (2000): The Pendulum Impact Testing: A Century of Progress. ASTM STP 1380]; Charpy, G. A. A. (1901): Note sur L’essai des metaux a la flexion par choc de barreaux entailles. Association internationale pour l’essai des materiaux. Congres de Budapest 1901 [also published in: Soc. Ing. Civ. de Francis. Juni 1901, 848–877]<br />
* [[Charpy, Georges|Charpy, G. A. A.]] (1904): Report on Impact Test of Metals. Proc. Intern. Association for Testing Materials, Vol. I, Report III<br />
* [[Grellmann,_Wolfgang|Grellmann, W.]], Seidler, S. (Eds.): Polymer Testing. Carl Hanser Verlag, München (2022) 3. Edition, p. 143 (ISBN 978-1-56990-806-8; see under [[AMK-Library]] A 22)<br />
* ISO 179-1 (2010-06): Plastics – Determination of Charpy Impact Properties – Part 1: Non-instrumented Impact Test<br />
<br />
==Dynstat impact test==<br />
<br />
The determination of the toughness properties by means of DYNSTAT arrangement is preferably used when only small amounts of material are available (e.g. during component testing). In DIN 53435, the impact strength a<sub>n</sub> on non-notched test specimens in the impact bend arrangement (DS – G) is determined according to the following equation:<br />
<br />
DYNSTAT impact strength: <br />
{|<br />
|-<br />
|width="20px"|<br />
|width="500px" | <math>a_n\,=\,\frac{A_n}{h \cdot b}</math><br />
|}<br />
<br />
with<br />
{|<br />
|-<br />
|A<sub>n</sub><br />
|width="15px" | <br />
|the impact energy absorbed by the test specimen<br />
|}<br />
<br />
'''Fig. 2''' schematically shows the impact bend arrangement of an unnotched test specimen.<br />
<br />
[[Datei:impact_test_2.jpg|400px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Fig. 2''': <br />
|width="600px" |Impact bend arrangement DS – G for determining the toughness using the DYNSTAT arrangement<br />
|}<br />
<br />
The pendulum hammer energies possible for the test are 0.2 J, 0.5 J, 1.0 J and 2.0 J at an impact velocity of the pendulum hammer of 2.2 m/s. The test specimens are machined from the molded part (finished part). All surfaces and edges must not be damage free when viewing with the bar eyes. If necessary, scoring in the longitudinal direction caused by grinding (grain size 220 or finer) followed by polishing must be eliminated.<br />
<br />
The dimensions of the rectangular cross section of the notched test specimens are:<br><br />
{|<br />
|Length l <br />
|=<br />
|(15 ± 1) mm<br />
|-<br />
|Width b <br />
|= <br />
|(10 ± 0,5) mm<br />
|-<br />
|Thickness h <br />
|= <br />
|1,2 – 4,5 mm<br />
|} <br />
<br />
The test specimen is inserted in a non-positive manner, the insertion length being l<sub>E</sub> (5,5 ± 0,1) mm.<br />
<br />
<br />
'''Reference''<br />
<br />
* DIN 53435 (2018-09): Testing of Plastics – Bending Test and Impact Test on Dynstat-Test Pieces<br />
<br />
==Izod impact test==<br />
<br />
The IZOD impact strength according to ISO 180 is determined both for rigid thermoplastic injection molding and extrusion molding compounds, thermosetting materials and thermotropic liquid-crystalline polymers as well as for filled and reinforced materials. In this case, the impact energy E<sub>C</sub> of an unnotched test specimen taken during the fracture is related to the initial cross-sectional area of the test<br />
specimen, according to the following equation:<br />
<br />
{|<br />
|IZOD impact strength<br />
|<math>a_{iU}\,=\,\frac{E_c}{h\cdot b}</math><br />
|-<br />
|}<br />
<br />
with<br />
{|<br />
|-<br />
|E<sub>c</sub><br />
|width="15px" | <br />
|impact energy<br />
|-<br />
|h<br />
|<br />
|thickness<br />
|-<br />
|b<br />
|<br />
|width<br />
|}<br />
<br />
A schematic representation of the toughness test in the IZOD arrangement is shown in '''Fig. 3'''.<br />
<br />
[[Datei:impact_test_3.jpg|300px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Fig. 3''': <br />
|width="600px" |Impact loading at IZOD arrangement<br />
|}<br />
<br />
The test specimens can be produced according to the corresponding molding mass standard or by pressing and injection molding or can be taken from multipurpose test specimens. The dimensions of the different test specimens are listed in the table. <br />
<br />
The dimensions of the rectangular cross section of the notched test specimens are:<br><br />
{|<br />
|Length l<br />
|=<br />
|(80 ± 2) mm<br />
|-<br />
|Width b<br />
|=<br />
|(10,0 ± 0,2) mm<br />
|-<br />
|Thickness h<br />
|=<br />
|(4,0 ± 0,2) mm<br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Reference'''<br />
<br />
* ISO 180 (2019-11): Plastics – Determination of Izod Impact Strength</div>Oluschinskihttps://wiki.polymerservice-merseburg.de/index.php/SHORE_HardnessSHORE Hardness2023-08-21T06:55:15Z<p>Oluschinski: Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} <span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">SHORE Hardness</span> __FORCETOC__ ==Basics== The SHORE hardness, named after Albert Ferdinand…“</p>
<hr />
<div>{{PSM_Infobox}}<br />
<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">SHORE Hardness</span><br />
__FORCETOC__<br />
==Basics==<br />
<br />
The SHORE hardness, named after Albert Ferdinand Shore, is a characteristic value that is mainly used for elastomers and rubber-elastic polymers. It is directly related to the indentation depth and is thus a measure of the material hardness. According to DIN 53505 [1], which was valid until 2012, a distinction is made between the SHORE A, C and D methods. A spring-loaded pin made of hardened steel is used as the indenter. In these methods, the respective indenter is pressed into the test specimen with a spring force and the indentation depth thus represents a measure of the SHORE hardness. The analogue hardness tester and the indenters used are shown in the following schematic '''Figure 1'''.<br />
<br />
[[Datei:Shore-hardness_1.jpg]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="60px"|'''Figure 1''': <br />
|width="600px"|Hardness tester according to SHORE A, C and D as well as the SHORE indenter (DIN 53505) [1]<br />
|}<br />
<br />
==SHORE hardness test method==<br />
<br />
For the determination of SHORE hardness A and C, a truncated cone with an end face of 0.79 ± 0.01 mm in diameter and an opening angle of 35 ± 0.25° is used as an indenter in accordance with DIN 53505. For the SHORE hardness D test, a truncated cone with a spherical tip with a radius of 0.1 ± 0.01 mm and an opening angle of 30 ± 1° is used as the indenter. In the SHORE hardness testing method, an additional device is used in conjunction with a measuring stand to increase precision. This device presses the test specimen to be measured with a contact force of 12.5 ± 0.5 N for SHORE A or 50 ± 0.5 N for SHORE D shock-free onto the support of the measuring table.<br />
<br />
The standard DIN ISO 7619-1 [2], which has been valid since 2012, extends the standardised SHORE hardness test to include the SHORE AO (for low hardness values) and AM (for thin elastomer test specimens) methods ('''Figure 2''') and specifies corrected values for the indenter geometry for SHORE D (R = 30 ± 0.25°). When using a contact force and a stationary measuring stand, a weight of 1 + 0.1 kg instead of 12.5 ± 0.5 N is to be used for SHORE A and a contact pressure weight of 5 + 0.5 kg instead of 50 ± 0.5 N is to be used for SHORE D. At the same time, in this new standard the measuring time has been extended from 3 to 15 s and the storage of the test specimens in the standard climate has been shortened from 16 to 1 h. The internal calibration in the laboratory should be carried out weekly with six elastomer blocks of different hardness as calibration standards, whereby these standards are to be checked annually by an external calibration laboratory. For a secured hardness value, 5 individual measurements instead of 3 are now to be realised.<br />
<br />
[[Datei:Shore_Haerte_2.jpg|450px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="60px"|'''Figure 2''': <br />
|width="600px"|SHORE-Indenter AO and AM according to DIN ISO 7619-1 [2]<br />
|}<br />
<br />
A scale ranging from 0 Shore (2.5 mm indentation depth) to 100 SHORE (0 mm indentation depth) was introduced to determine the SHORE hardness values. The scale value 0 corresponds to the maximum possible impression, i.e. the material does not resist the indentation of the indenter. In contrast, the scale value 100 corresponds to a very high resistance of the material to indentation and practically no Hardness impression is produced.<br />
<br />
SHORE hardness A is used for soft rubber and SHORE hardness C and D for elastomers and also soft thermoplastics. When determining SHORE hardness, temperature plays a decisive role, so that the measurements must be carried out in a restricted temperature interval of 23 °C ± 2 K in accordance with the standard. However, a temperature chamber can also be used to determine the temperature-dependent hardness. The thickness of the test specimen should be at least 6 mm. The hardness is to be read 15 s after contact between the contact surface of the hardness tester and the test specimen ('''Figure 3''').<br />
<br />
<br />
[[Datei:Shore_Haerte_3.jpg]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="60px"|'''Figure 3''': <br />
|width="600px"|Schematic test sequence for hardness testing according to SHORE A and D<br />
|}<br />
<br />
==Re-evaluation of SHORE A and SHORE D hardness==<br />
<br />
There is a possibility of re-evaluation between the SHORE A and D methods. This correlation is influenced by the indenter geometry and the load level, which makes the functional correlation strongly non-linear ('''Figure 4''').<br />
<br />
[[Datei:Shore_Haerte_4.jpg|350px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="60px"|'''Figure 4''': <br />
|width="600px"|Theoretical relationship between SHORE A and SHORE D hardness according to K. Tobisch [3]<br />
|}<br />
<br />
==Comparison of standards for determining SHORE hardness==<br />
<br />
As a result of the different test standards for determining SHORE hardness, there are different requirements for the measuring technique for identical spring forces, which are documented in '''Table 1'''.<br />
<br />
{|border="1px" style="border-collapse:collapse; text-align:center"<br />
|+ '''Table 1''': Comparison of test conditions for determining SHORE hardness values (own investigations [https://de.wikipedia.org/wiki/Polymer_Service_Merseburg Polymer Service GmbH Merseburg (PSM)])<br />
|-<br />
!! style="width: 120px; background:#DCDCDC"|standard<br />
|rowspan="2" style="width: 120px; background:#DCDCDC; text-align:center"|'''DIN ISO 7619-1'''<br>(2012-02) [2]<br />
|rowspan="2" style="width: 120px; background:#DCDCDC; text-align:center"|'''DIN EN ISO 868'''<br>(2003-10) [4]<br />
|rowspan="2" style="width: 120px; background:#DCDCDC; text-align:center"|'''DIN 53505'''<br>(2000-08) [1]<br />
|rowspan="2" style="width: 120px; background:#DCDCDC; text-align:center"|'''ASTM D 2240'''<br>(2015-08) [5]<br />
|-<br />
!! style="width: 120px; background:#DCDCDC"|conditions<br />
|-<br />
|specimen thickness<br />
|6 mm<br />
|4 mm<br />
|6 mm<br />
|6 mm<br />
|-<br />
|layering<br />
|yes (3 layers)<br />
|yes<br />
|yes (3 layers)<br />
|yes<br />
|-<br />
|number of measurements<br />
|5<br />
|5<br />
|3<br />
|5<br />
|-<br />
|measuring distance<br />
|6 mm<br />
|6 mm<br />
|5 mm<br />
|6 mm<br />
|-<br />
|holding time<br />
|3 s vulkanisates<br>15 s TPE<br />
|3 s/15 s<br>1 s acc. specification<br />
|3 s<br>15 s<br />
|< 1 s<br />
|-<br />
|load<br />
|1 kg SHORE A<br>5 kg SHORE D<br />
|A: 12,5 N ± 0,5<br>D: 50,0 N ± 0,5<br />
|A: 12,5 N ± 0,5<br>D: 50,0 N ± 0,5<br />
|1 kg<br />
|-<br />
|hardness value<br />
|54 Shore A 3 s<br>54 Shore A 15 s<br />
|A/15: 54<br>A/1: 54<br />
|54 Shore A<br>54 Shore A 15 s<br />
|A / 54 / 1<br>A / 54 / 15<br />
|}<br />
<br />
If a systematic comparison is made of the SHORE A hardness values as a function of the load duration under otherwise identical test conditions on a TPE material, the functional relationship shown in '''Figure 5''' is obtained. It can be seen that the hardness values decrease as expected with an increase in the holding time or measuring time.<br />
<br />
[[Datei:Shore-hardness-5.jpg|450px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="60px"|'''Figure 5''': <br />
|width="600px"|Relationship between SHORE A hardness and measuring time<br />
|}<br />
<br />
==Application examples==<br />
<br />
For a better understanding of SHORE hardness, some practical application examples are shown below ('''Table 2''').<br />
<br />
{|border="1px" style="border-collapse:collapse; text-align:center"<br />
|+ '''Table 2''': Examples of SHORE A hardness<br />
!! style="width: 150px; background:#DCDCDC"|SHORE A<br />
!! style="width: 250px; background:#DCDCDC"|example<br />
|-<br />
|0<br />
|is about the strength of gelatine<br />
|-<br />
|10<br />
|gummy bears<br />
|-<br />
|50...70<br />
|tires<br />
|-<br />
|100<br />
|hard plastic<br />
|}<br />
<br />
'''Table 3''' shows SHORE A hardness values for layered silicate reinforced elastomer materials (own investigations Polymer Service GmbH Merseburg (PSM)).<br />
<br />
{|border="1px" style="border-collapse:collapse; text-align:center"<br />
|+ '''Table 3''': SHORE A hardness of isoprene (IR) and natural rubber (NR) vulcanisates with the layered silicate filler Dellite<sup>&reg;</sup> 67G bzw. Nanofil<sup>&reg;</sup> respectively <br />
!! style="width: 150px; background:#DCDCDC"|<br />
!! style="width: 150px; background:#DCDCDC"|filler content (phr)<br />
!! style="width: 150px; background:#DCDCDC"|SHORE A at 23 °C<br />
!! style="width: 150px; background:#DCDCDC"|SHORE A at 70 °C<br />
|-<br />
|IR/Dellite<sup>&reg;</sup> 67G<br />
|2<br />
|42,7 ± 0,5<br />
| -<br />
|-<br />
|<br />
|7<br />
|44,3 ± 0,3<br />
| -<br />
|-<br />
|<br />
|22<br />
|51,7 ± 0,4<br />
| -<br />
|-<br />
|NR/Nanofil<sup>&reg;</sup><br />
|0<br />
|29,4 ± 0,1<br />
|29,9<br />
|-<br />
|<br />
|5<br />
|31,7 ± 0,0<br />
|31,9<br />
|-<br />
|<br />
|10<br />
|34,1 ± 0,8<br />
|34,3<br />
|-<br />
|<br />
|15<br />
|37,0 ± 0,4<br />
|36,5<br />
|-<br />
|<br />
|60<br />
|57,2 ± 0,1<br />
|53,5<br />
|-<br />
|<br />
|70<br />
|60,3 ± 0,3<br />
|56,3<br />
|}<br />
<br />
'''Table 4''' below gives some examples of SHORE values of hardness for thermoplastics.<br />
<br />
{|border="1px" style="border-collapse:collapse; text-align:center"<br />
|+ '''Table 4''': Hardness values of plastics according to VDI/VDE 2616 (> hardness of the material is greater than quantifiable with this method; < hardness of the material is less than quantifiable with this method) [6, 7]<br />
!! style="width: 133px; background:#DCDCDC"|material<br />
!! style="width: 133px; background:#DCDCDC"|SHORE harndess A<br />
!! style="width: 134px; background:#DCDCDC"|SHORE hardness D<br />
|-<br />
|PS<br />
|><br />
|80<br />
|-<br />
|PMMA<br />
|><br />
|87 to 88<br />
|-<br />
|PC<br />
|><br />
|82 to 85<br />
|-<br />
|PVC-U<br />
|><br />
|75 to 80<br />
|-<br />
|ABS<br />
|><br />
|75 to 80<br />
|-<br />
|PE-LD<br />
|95 to ><br />
|40 to 50<br />
|-<br />
|PE-HD<br />
|><br />
|50 to 70<br />
|-<br />
|PP<br />
|><br />
|65 to 75<br />
|-<br />
|POM<br />
|><br />
|79 to 82<br />
|-<br />
|PA66<br />
|><br />
|80<br />
|-<br />
|PA 610<br />
|><br />
|78<br />
|-<br />
|PA 612<br />
|><br />
|75 to 80<br />
|-<br />
|PA66/GF<br />
|><br />
|85<br />
|-<br />
|PP/GF<br />
|><br />
|70 to 75<br />
|-<br />
|UP/GF<br />
|><br />
|><br />
|}<br />
<br />
The SHORE hardness values listed in '''Tables 3 and 4''' were determined according to the specifications in the DIN 53505 standard.<br />
<br />
In '''Table 5''', a comparison of SHORE A hardness for different test standards was made according to the conditions of '''Table 1''', whereby the material values marked in italics were determined according to conditions that do not normally apply to elastomers.<br />
<br />
{|border="1px" style="border-collapse:collapse; text-align:center"<br />
|+ '''Table 5''': Comparison of SHORE A hardness standards for different elastomers<br />
!! style="width: 150px; background:#DCDCDC"|standard<br />
|style="width: 120px; background:#DCDCDC; text-align:center"|'''DIN ISO 7619-1'''<br>(2012-02) [2]<br />
|style="width: 120px; background:#DCDCDC; text-align:center"|'''DIN EN ISO 868'''<br>(2003-10) [4]<br />
|style="width: 120px; background:#DCDCDC; text-align:center"|'''DIN 53505'''<br>(2000-08) [1]<br />
|style="width: 120px; background:#DCDCDC; text-align:center"|'''ASTM D 2240'''<br>(2015-08) [5]<br />
|-<br />
|mass<br />
|1 kg<br />
|1 kg<br />
|12,5 N<br>(1,27 kg)<br />
|1 kg<br />
|-<br />
|holding time<br />
|3 s<br>15 s (TPE)<br />
|15 s<br>1 s<br />
|3 s<br>15 s<br />
|<1 s<br />
|-<br />
!! style="width: 150px; background:#DCDCDC; border-right:0"| material<br />
!! colspan="4" style="width: 150px; background:#DCDCDC; text-align:left; border-left:0"|<br />
|-<br />
|NBR / N550 (3 phr)<br>+ sulfor donor<br />
|50,6 Shore A 3 s<br>49,8 Shore A 15 s<br />
|A/15: 51,4<br>A/1: 53,5<br />
|52,4 Shore A<br>50,3 Shore A 15 s<br />
|A / 52,1 / 1<br />
|-<br />
|NBR / N55 (65 phr)<br>+ S (EVS); s. donor<br> + retarder<br />
|71,1 Shore A 3 s<br>68,0 Shore A 15 s<br />
|A/15: 69,2<br>A/1: 73,6<br />
|71,6 Shore A<br>68,7 Shore A 15 s<br />
|A / 73,4 / 1<br />
|-<br />
|EPDM / N330 (80 phr)<br />
|70,8 Shore A 3 s<br>68,7 Shore A 15 s<br />
|A/15: 69,0<br>A/1: 73,4<br />
|71,3 Shore A<br>68,7 Shore A 15 s<br />
|A / 72,7 / 1<br />
|-<br />
|EPDM / N550 (30 phr)<br />
|56,7 Shore A 3 s<br>54,1 Shore A 15 s<br />
|A/15: 55,9<br>A/1: 59,3<br />
|57,0 Shore A<br>55,0 Shore A 15 s<br />
|A / 57,8 / 1<br />
|-<br />
|EPDM / N550 (30 phr) / N330 (27 phr)<br />
|71,0 Shore A 3 s<br>70,5 Shore A 15 s<br />
|A/15: 70,6<br>A/1: 72,2<br />
|72,1 Shore A<br>70,5 Shore A 15 s<br />
|A / 72,0 / 1<br />
|}<br />
<br />
One advantage of SHORE hardness testing methods is the possibility of mobile use on components, as hand-held devices are often used.<br />
<br />
A comprehensive literature analysis on SHORE hardness valuea for numerous plastics is given in [8], of which selected SHORE D hardness values are shown in '''Table 6'''. Due to the importance of the materials, only unreinforced and with 30 wt.-% filler or reinforcement content have been included in this listing, although the actual test standard is unknown in most cases.<br />
<br />
{|border="1px" style="border-collapse:collapse; text-align:center"<br />
|+ '''Table 6''': SHORE D hardness values of engineering plastics according to [8]<br />
!! style="width: 125px; background:#DCDCDC"|material group<br />
!! style="width: 225px; background:#DCDCDC"|modification<br />
!! style="width: 100px; background:#DCDCDC"|SHORE D<br />
|-<br />
|'''ABS'''<br />
|<br />
|75 – 93<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|ABS + 30 M.-% GF<br />
|62 – 68<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|ABS / TPE<br />
|46<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|ABS / TPU<br />
|58 – 68<br />
|-<br />
|'''ASA'''<br />
|<br />
|75<br />
|-<br />
|'''ETFE'''<br />
|<br />
|60 – 78<br />
|-<br />
|'''EVA'''<br />
|<br />
|17 – 45<br />
|-<br />
|'''PA 11'''<br />
|style="text-align:left"|PA 11 + 23 M.-% GF<br />
|70<br />
|-<br />
|'''PA 12'''<br />
|style="text-align:left"|PA 12 (conditioned)<br />
|75 – 78<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PA 12 + 30 M.-% GF (conditioned)<br />
|75<br />
|-<br />
|'''PA 612'''<br />
|<br />
|73<br />
|-<br />
|'''PA 6'''<br />
|style="text-align:left"|PA 6 (conditioned)<br />
|52 – 77<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PA 6 + 30 M.-% GF<br />
|48 – 80<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PA 6 + 30 M.-% GF (dry)<br />
|84<br />
|-<br />
|'''PA 66'''<br />
|style="text-align:left"|PA 66 + 30 M.-% GF<br />
|77 – 82<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PA 66 + 30 M.-% GB<br />
|81<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PA 66 + 30 M.-% MX<br />
|75 – 82<br />
|-<br />
|'''PAEK'''<br />
|<br />
|86 – 90<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PAEK + 30 M.-% GF<br />
|90<br />
|-<br />
|'''PBI'''<br />
|<br />
|99<br />
|-<br />
|'''PBT'''<br />
|<br />
|79 – 86<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PBT + 30 M.-% GF<br />
|53 – 85 <br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PBT + 30 M.-% GX<br />
|54<br />
|-<br />
|'''PC'''<br />
|<br />
|51 – 85<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PC + 30 M.-% GF<br />
|65 – 72<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PC + 30 M.-% GX<br />
|70<br />
|-<br />
|'''PCTFE'''<br />
|<br />
|76 – 80<br />
|-<br />
|'''PE-HD'''<br />
|<br />
|56 – 69<br />
|-<br />
|'''PE-LD'''<br />
|<br />
|39 – 83<br />
|-<br />
|'''PE-LLD'''<br />
|<br />
|38 – 60<br />
|-<br />
|'''PE-MD'''<br />
|<br />
|45 – 60<br />
|-<br />
|'''PE-UHMW'''<br />
|<br />
|60 – 65<br />
|-<br />
|'''PEEK'''<br />
|<br />
|83 – 88<br />
|-<br />
|'''PEI'''<br />
|<br />
|88 – 90<br />
|-<br />
|'''PEK'''<br />
|<br />
|87<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PEK + 30 M.-% GF<br />
|90<br />
|-<br />
|'''PET'''<br />
|style="text-align:left"|PET + 30 M.-% GF<br />
|63 – 65<br />
|-<br />
|'''PMMA'''<br />
|<br />
|52 – 85<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PMMA + 30 M.-% GF<br />
|55<br />
|-<br />
|'''POM'''<br />
|<br />
|52 – 83<br />
|-<br />
|'''PP'''<br />
|<br />
|59 – 77<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PP + 30 M.-% GF<br />
|62 – 80<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PP + 30 M.-% CD<br />
|74 – 75<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PP + 30 M.-% MF<br />
|60 – 74<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PP + 30 M.-% P<br />
|65<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PP + 30 M.-% CaCO<sub>3</sub><br />
|55 – 70<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PP / EPDM<br />
|40<br />
|-<br />
|'''PS'''<br />
|<br />
|78 – 80<br />
|-<br />
|'''PTFE'''<br />
|<br />
|50 – 90<br />
|-<br />
|'''PUR'''<br />
|<br />
|20 – 84<br />
|-<br />
|'''PVC-U'''<br />
|<br />
|74 – 94<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|PVC-U / NBR<br />
|58 – 74<br />
|-<br />
|'''PVC-P'''<br />
|<br />
|42 – 77<br />
|-<br />
|'''PVC-C'''<br />
|<br />
|82<br />
|-<br />
|'''PVDF'''<br />
|<br />
|46 – 79<br />
|-<br />
|'''SAN'''<br />
|<br />
|45 – 85<br />
|-<br />
|'''SMMA'''<br />
|<br />
|72 – 82<br />
|-<br />
|'''TPC'''<br />
|<br />
|28 – 82<br />
|-<br />
|'''TPE'''<br />
|<br />
|48 – 78<br />
|-<br />
|<br />
|style="text-align:left"|TPE / PTFE<br />
|56<br />
|-<br />
|'''TPE-E'''<br />
|style="text-align:left"|TPE-E + 30 M.-% GF<br />
|55<br />
|-<br />
|'''TPO'''<br />
|<br />
|16 – 70<br />
|-<br />
|'''TPS'''<br />
|<br />
|60<br />
|-<br />
|'''TPU'''<br />
|style="text-align:left"|TPU + 30 M.-% GF<br />
|74 – 80<br />
|-<br />
|'''TPV'''<br />
|<br />
|40 – 51<br />
|}<br />
<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="450px" style="text-align:center"|GF: glass fibres, GB: glass balls, MF: mineral fibres, MX: unspecified mineral filler, GX: unspecified glass filler, CD: carbon powder, P: unspecified filler powder<br />
|}<br />
<br />
<br />
'''References'''<br />
<br />
{|<br />
|-valign="top"<br />
|[1]<br />
|DIN 53505 (2000-08): Testing of Rubber – SHORE A and D Hardness Test (withdrawn)<br />
|-valign="top"<br />
|[2]<br />
|DIN ISO 7619-1 (2012-02): Rubber, Vulcanized or Thermoplastic – Determination of Indentation Hardness – Part 1: Durometer Method (SHORE Hardness) (ISO 7619-1: 2010) (withdrawn, replaced by DIN ISO 48-4: 2021-02)<br />
|-valign="top"<br />
|[3]<br />
|Tobisch, K.: Über den Zusammenhang zwischen Shore A und Shore D Härte. Kautsch. Gummi Kunstst. 34 (1981) 347–349 <br />
|-valign="top"<br />
|[4]<br />
|DIN EN ISO 868 (2003-10): Plastics and Ebonite – Determination of Indentation Hardness by Means of a Durometer (SHORE Hardness)<br />
|-valign="top"<br />
|[5]<br />
|ASTM D 2240 (2015, reapproved 2021): Standard Test Method for Rubber Properties – Durometer Hardness<br />
|-valign="top"<br />
|[6]<br />
|VDI/VDE 2616 Blatt 2 (2014-07): Hardness Testing of Plastics and Elastomers<br />
|-valign="top"<br />
|[7]<br />
|Grellmann, W., Seidler, S. (Eds.): Polymer Testing Carl Hanser Munich (2022) 3rd. Edition, pp. 184–185 (ISBN 978-1-56990-806-8; see [[AMK-Library]] under A 22)<br />
|-valign="top"<br />
|[8]<br />
|Koch, T., Bierögel, C., Seidler, S.: Conventional Hardness Values. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Eds.): Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landolt-Börnstein. Volume VIII/6A3, Springer Berlin (2014) 357–379, (ISBN 978-3-642-55165-9; see [[AMK-Library]] under A 16)<br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Compilation of Standards'''<br />
<br />
{|<br />
|-valign="top"<br />
|[1]<br />
|ISO 48-4 (2018-08): Rubber, Vulcanized or Thermoplastic – Determination of Hardness – Part 4: Indentation Hardness by Durometer Method (SHORE Hardness)<br />
|-valign="top"<br />
|[2]<br />
|ISO 868 (2003-03): Plastics and Ebonite – Determination of Indentation Hardness by Means of a Durometer (SHORE Hardness)<br />
|}</div>Oluschinskihttps://wiki.polymerservice-merseburg.de/index.php/Bend_testBend test2023-08-21T06:51:48Z<p>Oluschinski: Die Seite wurde neu angelegt: „letzte Bearbeitung: {{REVISIONDAY2}}.{{REVISIONMONTH}}.{{REVISIONYEAR}} von: {{REVISIONUSER}} {{PSM_Infobox}} <span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">…“</p>
<hr />
<div>letzte Bearbeitung: {{REVISIONDAY2}}.{{REVISIONMONTH}}.{{REVISIONYEAR}} von: {{REVISIONUSER}}<br />
<br />
{{PSM_Infobox}}<br />
<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">bend test</span><br />
__FORCETOC__<br />
==General==<br />
The quasi-static bend test is used, in particular, for the examination of brittle materials, which cause measurement problems in the tensile test due to their failure behavior. In the case of homogeneous and isotropic plastics, this test is applied according to ISO 178 for testing the following materials [1]:<br />
<br />
*thermoplastic injection-molding and extrusion molding compounds, including filled and reinforced molding compounds, as well as rigid thermoplastic sheets,<br />
*thermosetting moulding compounds, including filled and reinforced composites,<br />
*thermosetting sheets, including laminates,<br />
*fiber-reinforced thermosetting and thermoplastic composite materials containing both unidirectional and non-unidirectional reinforcements, and<br />
*thermotropic liquid-crystalline polymers.<br />
<br />
<br />
However, this test method is not suitable for hard foams or layer composites containing foam. For the determination of the flexural properties of fiber-reinforced plastics, e.g. ISO 14125 [2] is applied to laminates made of GRP or CRP.<br />
<br />
In test engineering practice, the three-point and four-point test equipment are available as test arrangements.<br />
<br />
==The three-point bending test method==<br />
<br />
[[bend test specimen shapes|Bending test specimens]] are used for the experimental investigations. In ISO 178, only the three-point test arrangement is allowed for determining the modulus of elasticity and the flexural properties ('''Fig. 1''').<br />
<br />
[[Datei:bend_test_1.jpg|400px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Fig. 1''': <br />
|width="600px" |Three-point bend test equipment according to ISO 178 and ISO 14125<br />
|}<br />
<br />
In this standard, measurement of the middle deflection by means of cross-head measurement or the use of a deflectometer in the center of the specimen is permitted. Especially in the determination of the modulus of elasticity, improved characteristic values result for the specimen, since the deflection error is not contained in the deflection signal as a result of the penetration by the deflection anvil. If fork sensors, as shown in '''Fig. 2''', are used, even more precise characteristic values are obtained, since the penetration of the supports is also omitted from the measuring signal. In this case, however, modified evaluation formulas (see '''table 1''') are to be used to calculate the characteristic values of the bending tests. The tests are usually carried out with a support length of 64 mm (h = 4 mm) and test speed of 2 or 5 mm/min until the fracture or maximum load is reached. If no break or maximum occurs, the test is terminated when the conventional deflection of 6 mm (h = 4 mm) is reached. The characteristic values flexural strength and flexural stress at conventional deflection cannot be compared [3]. For comparison with such behavior of plastics, a freely defined yield strength at x % can be used to determine a flexural stress &sigma;<sub>fx</sub> ('''Fig. 3'''), although this method is standardized only in the [[tensile test]].<br />
<br />
[[Datei:bend_test_2.jpg|550px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Fig. 2''': <br />
|width="600px" |Measurement of middle deflection or deflection using a fork sensor<br />
|}<br />
<br />
<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Table 1''': <br />
|width="600px" |Evaluation formulas for the calculation of the characteristic values of the bend test<br />
|}<br />
[[Datei:bend_test_5.jpg|550px]]<br />
<br />
<br />
[[Datei:bend_test_3.jpg|350px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Fig. 3''': <br />
|width="600px" |Determination of x %-flexural stress<br />
|}<br />
<br />
==The four-point bending test method==<br />
<br />
The three- or four-point bending test arrangement can be used on fiber-reinforced plastics according to ISO 14125. The latter testing device ('''Fig. 4''') produces more precise results, but is more expensive and more complicated to handle.<br />
<br />
[[Datei:bend_test_4.jpg|400px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Fig. 4''': <br />
|width="600px" |4P-Bend equipment according to ISO 14125<br />
|}<br />
<br />
Since this standard does not provide for a break-off criterion as in the case of ISO 178, the tests are usually carried out until the test specimen breaks. Since additional stress components occur as a result of friction or Hertz compression, particularly in the case of large deflections, geometrical effects, such as support shortening, have to be corrected for peripheral fiber strain and flexural stress in the three- and four-point bending device [2].<br />
<br />
A comprehensive literature analysis on the mechanical values ε<sub>f</sub>, σ<sub>fM</sub> and σ<sub>fc</sub> for bend loading for numerous plastics is given in [4].<br />
<br />
<br />
'''References'''<br />
{|<br />
|-valign="top"<br />
|[1]<br />
|ISO 178 (2019-04): Plastics – Determination of Flexural Properties<br />
|-valign="top"<br />
|[2]<br />
|ISO 14125 (1998-03): Fibre-reinforced Plastic Composites – Determination of Flexural Properties, Technical Corrigendum 1 2001-07<br />
|-valign="top"<br />
|[3]<br />
|Bierögel, C.: Bend Test on Polymers. In: [[Grellmann,_Wolfgang|Grellmann, W.]], Seidler, S. (Eds.): Polymer Testing. Carl Hanser Verlag, München (2022) 3. Edition, 133–143 (ISBN 978-1-56990-806-8; see under [[AMK-Library]] A 22)<br />
|-valign="top"<br />
|[4]<br />
|Bierögel, C., Grellmann, W.: Bend Loading. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Eds.): Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landolt-Börnstein, Volume VIII/6A3, Springer Berlin (2014) 164–191, (ISBN 978-3-642-55165-9; siehe under [[AMK-Library]] A 16) <br />
|}</div>Oluschinskihttps://wiki.polymerservice-merseburg.de/index.php/Barcol_HardnessBarcol Hardness2023-08-21T06:47:53Z<p>Oluschinski: Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} <span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Barcol Hardness</span> __FORCETOC__ ==Basics of Barcol hardness== The Barcol hardness measure…“</p>
<hr />
<div>{{PSM_Infobox}}<br />
<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Barcol Hardness</span><br />
__FORCETOC__<br />
<br />
==Basics of Barcol hardness==<br />
<br />
The Barcol hardness measurement method is especially designed for measuring the hardness of glass fibre reinforced plastics, thermosets and hard thermoplastic materials. The valid standards for this test method are ASTM D 2583 [1] and DIN EN 59 [2]. '''Figure 1''' shows the schematic structure of a Barcol hardness tester.<br />
<br />
[[Datei:Barcol-hardness_1.jpg|450px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="60px"|'''Figure 1''': <br />
|width="600px" |Schematic representation of a Barcol hardness tester<br />
|}<br />
<br />
==Determining the hardness values==<br />
<br />
To determine the hardness according to Barcol, the cone indenter made of hardened steel (26°, 0.157 mm diameter) is pressed into the test specimen surface via a spring system. The indentation depth is determined directly via a measuring cell. The hardness is indicated dimensionlessly via a scale from 0 to 100.<br />
<br />
The scale value 0 on the dial gauge corresponds to the maximum indentation, i.e. very low hardness, and the value 100 corresponds to practically no indentation, i.e. very high hardness. The calculation equation for the Barcol hardness is: <br />
<br />
{|<br />
|-<br />
|width="20px"|<br />
|width="500px" | <math>Barcol-Hardness\,=\,100-\left(\frac{h}{0{,}0076}\right)</math><br />
|}<br />
<br />
with indentation depth h ≤ 0.5 mm.<br />
<br />
==Application of the Barcol hardness test==<br />
<br />
Barcol hardness is used on flat and slightly curved materials, especially for fibre-reinforced plastics, thermosets and hard thermoplastics. Examples of the industrial use of hand-held testers can be found in shipbuilding, aircraft construction, tank construction as well as for hardness testing on plastic pipes and on the blades of wind turbines. Hardness testing can be carried out vertically and horizontally, even at measuring locations that are difficult to access. '''Figure 2''' shows commercially available Barcol hardness testers in the form of mobile hand-held testers and table-top testing systems.<br />
<br />
[[Datei:barcol2.jpg|550px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="60px"|'''Figure 2''': <br />
|width="600px" |Barcol hardness tester: (a) Hand tester Type 3350 from [https://www.zwickroell.com/ ZwickRoell GmbH & Co. KG], Ulm (b) stationary tester Zwick 3350 and (c) Barcol Tester Elcometer 3101 from Elcometer Instruments GmbH, Aalen<br />
|}<br />
<br />
<br />
'''References'''<br />
{|<br />
|-valign="top"<br />
|[1]<br />
|ASTM D 2583a (2013): Standard Test Method for Indentation Hardness of Rigid Plastics by Means of a Barcol Impressor (withdrawn 2022)<br />
|-valign="top"<br />
|[2]<br />
|DIN EN 59 (2016-06): Glass Reinforced Plastics – Determination of Indentation Hardness by Means of a Barcol Hardness Tester<br />
|}</div>Oluschinskihttps://wiki.polymerservice-merseburg.de/index.php/IRHD_hardnessIRHD hardness2023-08-21T06:45:29Z<p>Oluschinski: Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} <span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">IRHD hardness</span> __FORCETOC__ ==General== The IRHD (International Rubber Hardness Degree)…“</p>
<hr />
<div>{{PSM_Infobox}}<br />
<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">IRHD hardness</span><br />
__FORCETOC__<br />
==General==<br />
<br />
The IRHD (International Rubber Hardness Degree) hardness test method was developed specifically for elastomers and thermoplastic elastomers, in which the total deformation at small loads is used to obtain characteristic values. The IRHD hardness is determined in accordance with ISO 48-2, which was derived from ISO 48 as part of the renumbering of hardness testing standards. The predecessors of DIN ISO 48 were DIN 53519-1 and DIN 53519-2.<br />
<br />
Translated with www.DeepL.com/Translator (free version)<br />
<br />
==Schematic of the test arrangement==<br />
<br />
To determine the hardness according to IRHD, a pressure plate is moved without impact until it rests on the test specimen ('''Fig.'''). Subsequently, a spherical indenter (ball or pressure rod with spherical tip) is pressed into the test specimen by means of defined forces (contact force and main force). The requirement stated in DIN 53519-1 and -2 that the indenter must be a stainless steel ball is no longer found in subsequent standards.<br><br />
The indentation depth is indicated on the dial gauge. Due to the design of this test system, it is particularly suitable for determining the hardness of small parts, such as sealing rings or similar.<br />
<br />
[[Datei:irhd1.jpg|400px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Figure''': <br />
|width="600px" |Test arrangement for determining the IRHD hardness<br />
|}<br />
<br />
==Classification of the methods==<br />
<br />
According to the test standard, the ball indentation hardness IRHD is divided into the methods N (normal test), method H (test at high hardness), method L (test at low hardness) and method M (micro hardness). Essentially, these procedures differ in the diameter of the indentation ball and the load height, whereby these parameters must be selected to suit the respective application. The ball diameters are 2.5 mm for procedure N, 1 mm for procedure H, 5 mm for procedure L and 0.395 mm for procedure M.<br />
<br />
The table below shows the different IRHD methods and the corresponding test loads.<br />
<br />
<br />
{| border="1px" style="border-collapse:collapse"<br />
|+ '''Tabelle''': Method, ball diameter and load levels depending on the thickness<br />
! rowspan="2" style="width:100px; background:#DCDCDC" | method<br />
! rowspan="2" style="width:130px; background:#DCDCDC" | Ball diameter (mm) <br />
! colspan="3" style="width:200px; background:#DCDCDC" | load (N)<br />
! rowspan="2" style="width:120px; background:#DCDCDC" | specimen thicknee (mm) <br />
|-<br />
! style="width:60px; background:#DCDCDC" |preload<br />
! style="width:60px; background:#DCDCDC" |load<br />
! style="width:80px; background:#DCDCDC" |total load<br />
|-<br />
| N<br>normal<br />
|align="center"| 2,5 &plusmn; 0,01<br />
|align="center"| 0,3<br />
|align="center"| 5,4<br />
|align="center"| 5,7<br />
|align="center"| 8-10 (>4)<br>1 to 3 layers<br />
|-<br />
| H<br>high<br />
|align="center"| 1,0 &plusmn; 0,01<br />
|align="center"| 0,3<br />
|align="center"| 5,4<br />
|align="center"| 5,7<br />
|align="center"| 8-10 (>4)<br>1 to 3 layers<br />
|-<br />
| L<br>low<br />
|align="center"| 5,0 &plusmn; 0,01<br />
|align="center"| 0,3<br />
|align="center"| 5,4<br />
|align="center"| 5,7<br />
|align="center"| 8-10 (>4)<br>1 to 3 layers<br />
|-<br />
| M<br>micro<br />
|align="center"| 0,395 &plusmn; 0,005<br />
|align="center"| 0,0083<br />
|align="center"| 0,145<br />
|align="center"| 0,1533<br />
|align="center"| 2 &plusmn; 0,5 (>1)<br />
|}<br />
<br />
==Execution and specification of material values==<br />
<br />
After the preload has been applied, the test force is applied to a spherical indenter to create a reference plane. This force is 5.4 N for methods N, H and L and 0.145 N for method M. The test load is measured after 30 s under the total test force. The additional indentation depth is measured after 30 s under the total test force applied.<br />
<br />
The scale value 0 on the dial gauge corresponds to the maximum indentation and the value 100 to practically no indentation, i.e. very high hardness.<br />
<br />
The corresponding International Rubber Hardness Degree (IRHD) can be read off from tables for the indentation depth determined in each case. The hardness scale is chosen so that "0" corresponds to the hardness of a material with YOUNG's modulus zero and "100" to a material with an infinitely large modulus.<br />
<br />
<br />
'''References'''<br />
<br />
*Grellmann, W., Seidler, S. (Eds.): Polymer Testing Carl Hanser Munich (2022) 3rd. Edition, pp. 183 (ISBN 978-1-56990-806-8; see [[AMK-Library]] under A 22)<br />
*ISO 48-2 (2018-08): Rubber, Vulcanized or Thermoplastic – Determination of Hardness – Part 2: Hardness between 10 IRHD and 100 IRHD<br />
*ISO 48 (2010-09): Rubber, vulcanized or thermoplastic – Determination of hardness (hardness between 10 IRHD and 100 IRHD) (withdrawn)<br />
*DIN 53519-1 (1972-05): Testing of elastomers – Determination of indentation hardness of soft rubber (IRHD); hardness testing on standard specimens (withdrawn)<br />
*DIN 53519-2 (1972-05): Testing of Elastomers – Determination of Indentation Hardness of Soft Rubber (IRHD), Hardness Testing on Specimens of Small Dimensions, Micro-testing (withdrawn)</div>Oluschinskihttps://wiki.polymerservice-merseburg.de/index.php/Ultraschall-MikroskopieUltraschall-Mikroskopie2023-07-27T11:30:30Z<p>Oluschinski: Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} <span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Ultraschall-Mikroskopie</span> __FORCETOC__ ==Allgemeines== Die Ultraschall-Mikroskopie ist ei…“</p>
<hr />
<div>{{PSM_Infobox}}<br />
<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Ultraschall-Mikroskopie</span><br />
__FORCETOC__<br />
==Allgemeines==<br />
<br />
Die Ultraschall-Mikroskopie ist ein Verfahren der [[Ultraschallprüfung]] zur Darstellung von [[Oberfläche]]n im Bereich von 10 µm. Dabei werden hohe Frequenzen und fokussierende [[Ultraschall-Prüfköpfe]] verwendet, um kleine Wellenlängen und einen Fokus zu erzeugen, die die feinen Unterschiede der Oberflächentopografie noch detektieren können.<br />
<br />
Ein Ultraschall-Mikroskop wird verwendet, um Oberflächen von Materialien oder [[Bauteilprüfung|Bauteilen]] zu untersuchen. Wegen des höheren Kontrastes oder wegen der Lichtempfindlichkeit der Bauteile werden Schallwellen mit hoher Frequenz eingesetzt, um Oberflächenstrukturen (siehe: [[Oberflächenprüftechnik]]) zu untersuchen. Zu ihrer Untersuchung werden Ultraschall-Prüfköpfe mit Frequenzen im Bereich von 5 MHz bis 500 MHz [1] oder auch noch höher eingesetzt ('''Bild 1'''). <br />
<br />
[[Datei:Ultraschallmikroskopie-1.jpg]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Bild 1''': <br />
|width="600px"|Einordnung der Schallbereiche in Bezug auf die Frequenz [1]<br />
|}<br />
<br />
==Aufbau eines Ultraschall-Mikroskops==<br />
<br />
Ein Ultraschall-Mikroskop ist prinzipiell so wie jedes Ultraschallmessgerät aufgebaut, nur mit dem Unterschied, dass mit akustischen Linsen, die unmittelbar am Schallwandler kontaktiert sind, gearbeitet wird, um den Fokus zu verkleinern und dadurch die Auflösung weiter zu verbessern ('''Bild 2'''). Seit 1985 werden Ultraschall-Mikroskope kommerziell vertrieben, deren Aufbau sehr umfassend von Boseck dargestellt wurde [2].<br />
<br />
[[Datei:Ultraschallmikroskopie-2.jpg]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Bild 2''': <br />
|width="600px"|Prinzipskizze des Ultraschall-Mikroskops<br />
|}<br />
<br />
Für gute Schallübertragung (siehe: [[Ultraschall-Sende(S)-Empfänger(E)-Prüfköpfe]]) auf die Oberfläche des Prüfmaterials ist ein isotropes Koppelmittel notwendig. In der Praxis wird daher oft mit destilliertem Wasser gearbeitet, doch kommen auch Gele zum Einsatz [3].<br />
<br />
Weil die hohen Frequenzen zwar eine hohe Auflösung gewährleisten, die Schallwellen aber auch eine hohe Abschwächung ihrer Amplituden (siehe: [[Absorption Schallwellen]]) erfahren, werden Ultraschall-Mikroskope überwiegend zur Charakterisierung von Oberflächen und oberflächennaher Bereiche eingesetzt.<br />
<br />
Diese Mikroskope arbeiten grundsätzlich im [[Ultraschall-Impuls-Echo-Technik|Impuls-Echo-Verfahren]]. Hierbei ist der Sender gleich der Empfänger. Die Schallwellen werden an Grenzflächen unterschiedlicher Medien und Werkstoffe reflektiert, weil sie verschiedene [[Akustische Eigenschaften|akustische Eigenschaften]] haben ('''Tabelle 1''').<br />
<br />
{|border="1px" style="border-collapse:collapse"<br />
|+ '''Tabelle 1''': Akustische Kennwerte ausgewählter Werkstoffe<br />
!! style="width: 200px; background:#DCDCDC"|Werkstoff<br />
!! style="width: 200px; background:#DCDCDC"|Schallgeschwindigkeit (long.)<br>v<sub>S</sub> (m s<sup>-1</sup>)<br />
!! style="width: 200px; background:#DCDCDC"|Spezifische Dämpfung<br>V (dB mm<sup>-1</sup>)<br />
|-<br />
|Stahl<br />
|style="text-align:center"|5900<br />
|style="text-align:center"|0,25<br />
|-<br />
|Aluminium<br />
|style="text-align:center"|6400<br />
|style="text-align:center"|0,13<br />
|-<br />
|Messing<br />
|style="text-align:center"|4300<br />
|style="text-align:center"|0,15<br />
|-<br />
|Synthetischer Kautschuk<br />
|style="text-align:center"|1460<br />
|style="text-align:center"|4,12<br />
|-<br />
|PMMA<br />
|style="text-align:center"|2540<br />
|style="text-align:center"|0,31<br />
|-<br />
|PS<br />
|style="text-align:center"|2350<br />
|style="text-align:center"|2,07<br />
|-<br />
|PVC<br />
|style="text-align:center"|2300<br />
|style="text-align:center"|1,85<br />
|-<br />
|PA6<br />
|style="text-align:center"|2570<br />
|style="text-align:center"|2,38<br />
|-<br />
|PP<br />
|style="text-align:center"|2550<br />
|style="text-align:center"|2,26<br />
|-<br />
|PE<br />
|style="text-align:center"|1800<br />
|style="text-align:center"|2,26<br />
|}<br />
<br />
==Anwendungen==<br />
<br />
Die Ultraschall-Mikroskopie wird vor allem für die Untersuchung komplexer Oberflächen eingesetzt, kann aber auch zur Charakterisierung von flachen und hinreichend dünnen Baugruppen verwendet werden, wie sie z. B. in der Werkstoffcharakterisierung von Metallen, [[Kunststoffe]]n und Faserverbundwerkstoffen (siehe: [[Prüfung von Verbundwerkstoffen]]) und der Mikroelektronik (siehe auch: [[Mikroprüftechnik]]) üblich sind. Dabei wird mit Messfrequenzen bis 2 GHz gearbeitet [4], [5].<br />
<br />
Daneben gibt es Forschungsarbeiten in der Medizin zur Untersuchung von Knochengewebe [6], aber auch in der Biologie [7].<br />
<br />
<br />
'''Literaturhinweise'''<br />
<br />
{|<br />
|-valign="top"<br />
|[1]<br />
|https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Akustische_Mikroskopie<br />
|-valign="top"<br />
|[2]<br />
|Boseck, S.: Akustische Mikroskopie. In: Angewandte Optik. Phys. Bl. 49,6 (1993) Nr. 6, 497–502<br />
|-valign="top"<br />
|[3]<br />
|Hipp, R., Gommlich, A., Großmann, C., & Schubert, F. (2014). Hochaufgelöste Ultraschallprüfung an Widerstandspunktschweißverbindungen. DGZfP-Jahrestagung 2013, Dresden, Germany, May 6–8,2013. [https://www.ndt.net/search/docs.php3?id=15313 Online als PDF]<br />
|-valign="top"<br />
|[4]<br />
|Neumann, L. u. a.: Ultraschallmikroskopie an laserpolierten Aluminium-Druckgussproben. Tagungsband DGZfP-Jahrestagung 7. bis 9. Mai 2018<br />
|-valign="top"<br />
|[5]<br />
|Bauch, J.; Rosenkranz, R.: SAM – Ultraschallmikroskopie. In: Physikalische Werkstoffdiagnostik. Springer Vieweg, Berlin und Heidelberg (2017)<br />
|-valign="top"<br />
|[6]<br />
|Winkler-Budenhofer, U. C.: Scanning Acoustic Microscopy zur Beurteilung von neu gebildetem Knochen. Dissertation Universität München (2007)<br />
|-valign="top"<br />
|[7]<br />
|Prüfer, H.-P.: Strukturmechanische Untersuchungen zur Carapax-Verstärkung von Daphnia cucullata. In: Bröckel, K. Stelzer, R.; Feldhusen, J.; Rieg, F.; Grote, K.-H.: 9. Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik 2011 – Integrierte Produktentwicklung für einen globalen Markt. Rostock, 6. und 7. Oktober 2011. Shaker Verlag (2011) (ISBN: 978-3-8440-0381-9)<br />
|}<br />
<br />
[[Kategorie:Akustische Prüfverfahren Ultraschall]]</div>Oluschinskihttps://wiki.polymerservice-merseburg.de/index.php/Vernetzungsgrad_ElastomereVernetzungsgrad Elastomere2023-06-22T06:22:09Z<p>Oluschinski: Die Seite wurde neu angelegt: „{{PSM_Infobox}} <span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Vernetzungsgrad Elastomere</span> __FORCETOC__ ==Allgemeines== Die Eigenschaften von Elastom…“</p>
<hr />
<div>{{PSM_Infobox}}<br />
<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Vernetzungsgrad Elastomere</span><br />
__FORCETOC__<br />
==Allgemeines==<br />
<br />
Die Eigenschaften von [[Elastomere]]n werden von der Vernetzungsdichte und von der chemischen Struktur der Netzstellen bestimmt [1]. Die Vernetzungsdichte ist abhängig vom Vernetzungssystem, von der Konzentration der Reaktionspartner, von der Vulkanisationszeit (siehe [[Vulkanisation]]) und -temperatur, sowie von der Länge der statistischen Kettensegmente und dem Kettenquerschnitt [2]. Aufgrund der chemischen und physikalischen Vernetzung bildet sich ein dreidimensionales Netzwerk aus. Dabei sind die chemischen Vernetzungen kovalent und thermostabil. Die physikalischen Netzkettenbindungen entstehen infolge von Kettenverhakungen bzw. Kettenverschlaufungen (Entanglements) (siehe [[Vernetzung Elastomere]]). Die mikrophysikalische Struktur eines elastomeren Netzwerkes ist durch folgende Größen gekennzeichnet:<br />
<br />
* Dichte der physikalischen (x<sub>phys</sub>) und chemischen (x<sub>chem</sub>) Netzstellen,<br />
* Dichte der Verschlaufungen (Entanglements) (x<sub>ent</sub>),<br />
* Dichte der Netzketten ((n<sub>phys</sub>, n<sub>chem</sub>, n<sub>ent</sub>),<br />
* Dichte der Kettenenden,<br />
* Funktionalität der Netzstellen [3].<br />
<br />
Mit Hilfe des [[quasistatische Prüfverfahren|quasistatischen]] [[Zugversuch]]s, der [[Kernresonanzspektroskopie|Nuklear-Magnet-Resonanz-Spektroskopie]] (NMR), der [[Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA) – Grundlagen|Dynamisch-Mechanischen-Thermischen-Analyse (DMTA)]] und dem Quellgrad kann die Charakteristik von Netzwerken quantitativ beschrieben werden. <br />
<br />
==Bewertung des Quellgrads==<br />
<br />
Zur weiterführenden Beschreibung der Netzwerkcharakteristik bzw. zur Bestimmung des Vernetzungsgrad ist die Bestimmung des Quellgrads hilfreich. Die Gleichgewichts-Quellungsuntersuchung beruht auf den Effekt, dass mit zunehmender Vernetzungsdichte das Eindiffundieren eines Quellungsmittels behindert wird. Die Quellung wird einerseits durch den osmotischen Druck und andererseits von der elastischen Rückstellkraft des Netzwerkes beeinflusst. Diese beiden Effekte heben sich im Quellungsgleichgewicht auf. In Anlehnung an DIN ISO 1817 [4] kann der Quellungsgrad eines Elastomerwerkstoffs in einem Lösungsmittel bestimmt werden. Dazu wird dieser in einem geeigneten Quellungsmittel für 72 h bei Raumtemperatur gelagert. Vor der Lagerung wird die Probenmasse bestimmt. Nach der Entnahme aus dem Quellungsmittel wird die Masse nach 5 min ermittelt. Die Proben werden weiterhin an Luft bei Raumtemperatur, oder alternativ in einem Wärmeschrank bei erhöhter Temperatur gelagert. Die Massen werden zu unterschiedlichen Zeiten ermittelt, bis sich eine Massenkonstanz einstellt. <br />
<br />
Der Quellgrad wird folgendermaßen ermittelt:<br />
<br />
{|<br />
|-<br />
|width="20px"|<br />
|width="500px" | <math> Q = \frac {m_1 - m_2} {m_2}</math><br />
|(1)<br />
|}<br />
<br />
mit <br />
{|<br />
|-<br />
|m<sub>1</sub><br />
|width="15px" | <br />
|Masse gequollene Probe<br><br />
|-<br />
|m<sub>2</sub><br />
| <br />
|Masse nicht gequollene Probe<br />
|}<br />
<br />
Der so ermittelte Quellgrad ist ein Maß für den Massenanteil des Elastomers in der gequollenen Probe. <br />
<br />
==Bestimmung der Vernetzungsdichte==<br />
<br />
Mit Hilfe der Gleichung nach Flory und Rehner [5] und unter Beachtung des Quellgrads kann die Vernetzungsdichte ungefüllter Vulkanisate folgendermaßen berechnet werden [6]:<br />
<br />
{|<br />
|-<br />
|width="20px"|<br />
|width="500px" | <math> v_c = \frac{ln(1-\varphi) + \varphi + \chi * \varphi^2}{V_A(\varphi^{1/3} - 0,5 \ \varphi)}</math><br />
|(2)<br />
|}<br />
<br />
mit <br />
{|<br />
|-<br />
|v<sub>c</sub><br />
|width="15px" | <br />
|Vernetzungsdichte in mol*cm<sup>-3</sup><br />
|-<br />
|V<sub>A</sub><br />
| <br />
|Molvolumen des Quellungsmittels<br />
|-<br />
|&Chi;<br />
|width="15px" | <br />
|Flory-Huggins Wechselwirkungsparameter<br />
|-<br />
|&phi;<br />
| <br />
|Volumenanteil Polymer in gequollenem Gel<br />
|}<br />
<br />
Sind Elastomere mit Füllstoffen verstärkt, dann ergeben sich zusätzliche Netzstellen zwischen den Füllstoffteilchen und den Makromolekülen. Um den Füllstoffeinfluss (z. B. Ruß) zu berücksichtigen werden Korrekturverfahren angewendet. Dazu wird der Quotient aus dem Quellgrad einer verstärkten und einer unverstärkten Elastomerprobe auf die Kautschukmasse der Mischungsrezeptur bezogen [7].<br />
<br />
{|<br />
|-<br />
|width="20px"|<br />
|width="500px" | <math> \frac {Q_{g,K}} {Q_{uK}} = 0,33 + 0,685 * e^{-z}</math><br />
|(3)<br />
|}<br />
<br />
mit:<br />
<br />
{|<br />
|-<br />
|width="20px"|<br />
|width="500px" | <math> z = \frac {\varphi_R} {\varphi_K}</math><br />
|(4)<br />
|}<br />
<br />
<br />
mit <br />
{|<br />
|-<br />
|Q<sub>g,K</sub><br />
|width="15px" | <br />
|auf Kautschukmasse bezogener Quellgrad des verstärkten Elastomers<br />
|-<br />
|Q<sub>u,K</sub><br />
| <br />
|auf Kautschukmasse bezogener Quellgrad des unverstärkten Elastomers<br />
|-<br />
|z<br />
|width="15px" | <br />
|Exponent<br />
|-<br />
|&phi;<sub>R</sub><br />
| <br />
|Massenanteil des Füllstoffs (z. B. Ruß) in der Elastomermischung<br />
|}<br />
<br />
<br />
Mit <math>Q_{g,K}=(\frac{\varphi_{ges}} {\varphi_K} ) + Q_g </math> für die verstärkten Elastomermischungen und unter Voraussetzung, dass der Masseanteil des Kautschuks in den unverstärkten Mischungen in etwa den gesamten Massenanteil entspricht (&phi;<sub>ges</sub> &#126; &phi;<sub>K</sub>), ergibt sich der korrigierte Kautschukvolumenanteil im gequollenen Zustand &phi;<sub>B</sub><sup>*</sup> wie folgt:<br />
<br />
{|<br />
|-<br />
|width="20px"|<br />
|width="500px" | <math> \varphi_{B}^{*} = \frac{(0,33 + 0,685 * e^z) * \varphi_B}{(1-\varphi_B) + (0,33 + 0,685 * e^z) * \varphi_B}</math><br />
|(5)<br />
|}<br />
<br />
Weiterführend kann auf Grundlage der Flory-Rehner-Gleichung (vergl. Gl. (2) das Molekulargewicht M<sub>c,sw</sub> berechnet werden. Die Flory-Rehner Theorie beruht auf die Trennbarkeitshypothese der freien Energien der Kettenstreckung und -mischung [8]. Untersuchungen von Grassé u. a. [9] haben gezeigt, dass die Werte der Flory-Rehner-Gleichung mit Hilfe des Phantom-Modells bessere konsistente Daten für die Beschreibung des elastischen Verhaltens liefert. Das Modell erlaubt die Berechnung des Wechselwirkungsparameters zwischen dem Quellungsmittel und dem elastomeren Netzwerk [10]. Dazu wurden Elastomere mit unterschiedlichen effektiven Vernetzungsfunktionalitäten ''f'' untersucht [9].<br />
<br />
{|<br />
|-<br />
|width="20px"|<br />
|width="500px" | <math>M_{c,sw} = -\frac{\varrho_P \ V_S \ \varphi_{P,el}^{1/3}}{ln(1-\varphi_P) + \varphi_P + \chi \ \varphi_P^2} \frac{f-2}{f} </math><br />
|(6)<br />
|}<br />
<br />
mit <br />
{|<br />
|-<br />
|&rho;<sub>P</sub><br />
|width="15px" | <br />
|Polymerdichte<br />
|-<br />
|V<sub>S</sub><br />
| <br />
|molares Volumen des Lösungsmittels<br />
|-<br />
|&phi;<sub>P</sub> = V<sub>P</sub>/V<br />
|width="15px" | <br />
|Polymervolumenfraktion im Quellungsgleichgewicht<br />
|-<br />
|&phi;<sub>P,el</sub> = &phi;<sub>P</sub>(1-ω<sub>def,sw</sub>)<br />
| <br />
|Volumenfraktion des elastischen aktiven Polymers (Bestimmung mittels Double-Quantum Nuklear-Magnet-Resonanz-Spektroskopie (DQ NMR)<br />
|-<br />
|f = 4<br />
|<br />
|für Elastomere mit langen Polymerketten <br />
|}<br />
<br />
<br />
'''Literaturhinweise'''<br />
<br />
{|<br />
|-valign="top"<br />
|[1]<br />
| Röthemeyer, F., Sommer, F.: Kautschuktechnologie, Carl Hanser Verlag, München Wien, 2. Auflage (2006), ISBN 978-3-446-40480-9<br />
|-valign="top"<br />
|[2]<br />
|Heinrich, G.: Struktur, Eigenschaften und Praxisverhalten von Gummi: vom Polymernetzwerk zum dynamisch beanspruchten Reifen Teil 1, GAK Gummi Fasern Kunststoffe 50 (1997) 9, 687–693<br />
|-valign="top"<br />
|[3]<br />
|Reincke, K.; Bruchmechanische Bewertung von ungefüllten und gefüllten Elastomerwerkstoffen. Dissertation, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Mensch & Buch Verlag Berlin (2005) (ISBN 978-3-86664-021-0; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter B 1-13) <br />
|-valign="top"<br />
|[4]<br />
|DIN ISO 1817 (2016-11): Elastomere oder thermoplastische Elastomere – Bestimmung des Verhaltens gegenüber Flüssigkeiten<br />
|-valign="top"<br />
|[5]<br />
|Flory, P. J., Rehner, J.: Statistical Mechanics of Cross-Linked Polymer Network I. Rubberlike Elasticity, J. Chem. 11 (1943) 521–526<br />
|-valign="top"<br />
|[6]<br />
|Kleemann, W., Weber, K.: Formeln und Tabellen für die Elastomerverarbeitung, Dr. Gupta Verlag, (1994) ISBN 978-3-9803593-0-6<br />
|-valign="top"<br />
|[7]<br />
|Kelm, J., Tobisch, K., Leisen, J.: Vergleichende Untersuchungen zur Netzstellendichte an Elastomeren, Kaut. Gummi Kunstst. 51 (1998) 364–369<br />
|-valign="top"<br />
|[8]<br />
|Schlögl, S., Trutschel, M.-L., Chassé, W., Riess, G., Saalwächter, K.: Entaglement Effects in Elastomers: Microscopic vs Microscopic Properties, Macromolecules 47 (2014) 2759–2773<br />
|-valign="top"<br />
|[9]<br />
|Chassé, W., Lang, M., Sommer, J.-U., Saalwächter, K., Corrections to Cross-Link Density Estimation of PDMS Networks with Precise Consideration of Network Defects, Macromolecules 45 (2012) 2, 899–912<br />
|-valign="top"<br />
|[10]<br />
|Hild, G.: Interpretation of Equilibrium Swelling Data on Model Networks using Affine and ‘Phantom’ Networks Models, Polymer 38 (1997) 3, 3279–3293<br />
|}<br />
<br />
[[Kategorie:Elastomere]]</div>Oluschinskihttps://wiki.polymerservice-merseburg.de/index.php/Thermostabilit%C3%A4t_PVCThermostabilität PVC2023-06-22T06:12:22Z<p>Oluschinski: </p>
<hr />
<div>{{PSM_Infobox}}<br />
<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Thermostabilität PVC</span><br />
__FORCETOC__<br />
==Allgemeines==<br />
<br />
[[Kunststoffe]] sind bei ihrer Anwendung meistens Wärme, Strahlung und Sauerstoff ausgesetzt, wodurch Prozesse der [[Alterung]] gestartet werden können. Diese Prozesse wirken sich auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs aus.<br />
<br />
Die Scherung während der Verarbeitung, thermische Energie, energiereiche Strahlung oder der Einfluss von Metallionen, z. B. aus Katalysatorrückständen können eine autokatalytische Oxidation (Reaktion des [[Polymer]]s mit Sauerstoff) im Polyvinylchlorid ([[Kurzzeichen]]: PVC) Werkstoff starten. Die Folge der ablaufenden Kettenreaktion ist eine Änderung des Molekulargewichts, eine rasche Aufnahme von Sauerstoff und die Bildung von Hydroxyperoxid (ROOH), was die Kettenreaktion weiter beschleunigt und schlussendlich zum technische [[Bauteilversagen|Versagen]] des Werkstoffs führen kann. Durch die Zugabe von Stabilisatoren wird versucht den Alterungsprozess zu verlangsamen.<br />
<br />
==Bestimmung der Stabilitätszeit==<br />
Nach DIN EN ISO 182-3 [1] kann die thermische Stabilitätszeit von PVC-Werkstoffen ermittelt werden. Hohe Stabilitätszeiten können mit einer längeren Lebensdauer gleichgesetzt werden. Bei dem Leitfähigkeitsverfahren wird der PVC-Werkstoff auf eine Temperatur von z. B. 200 °C gebracht und gehalten. Durch diesen Vorgang wird mit der Zeit Chlorwasserstoff, und andere Zersetzungsprodukte freigesetzt, welche in einer Messzelle mit entmineralisiertem Wasser überführt und absorbiert werden. Das führt zu einer Veränderung der [[Elektrische Leitfähigkeit|elektrischen Leitfähigkeit]] des Wassers. Die Stabilitätszeit wird bei einer Leitfähigkeitsänderung von 50 &mikro;S/cm ermittelt. Die Angabe der Stabilitätszeit erfolgt in Industrieminuten. Eine Umrechnung in SI-Einheiten ist für eine bessere Händelbarkeit sinnvoll.<br />
<br />
Die Induktionszeit gibt an, nach welcher Zeit die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit einsetzt. Ermittelt wird diese im Schnittpunkt von zwei Tangenten, die an die Leitfähigkeitskurve angelegt werden.<br />
<br />
[[Datei:Thermostabilitaet1.jpg|300px]]<br />
{| <br />
|- valign="top"<br />
|width="50px"|'''Bild 1''': <br />
|width="600px" |Stabilitätszeit (grüne Linie) und Induktionszeit (rote Linie) ermittelt bei 200 °C für einen PVC-Werkstoff<br />
|}<br />
<br />
==Einflussfaktoren auf die Stabilitätszeit==<br />
Die ermittelte Stabilitätszeit ist von verschiedenen Faktoren abhängig, wie:<br />
*verwendete Temperatur,<br />
*Probenmasse,<br />
*Korngrößendurchmesser und<br />
*Korndicke.<br />
<br />
'''Bild 2''' zeigt den Einfluss der Temperatur und der Probenbeschaffenheit auf die Thermostabilität von PVC-Fensterprofilwerkstoffen. Infolge der Erhöhung der Versuchstemperatur (vgl. '''Bild 2 a''') wird der Alterungsprozess des Werkstoffs beschleunigt, was sich in einer Abnahme der Stabilitätszeit äußert. Wird dagegen die Probenmasse <br />
(vgl. '''Bild 2 b''') erhöht, führt dies zu einer Erniedrigung der Stabilitätszeit. Steht mehr Material zur Verfügung dann erhöht sich auch der Anteil an verfügbaren Chlorwasserstoff, was die Änderung der Leitfähigkeit des Wassers in der Messzelle schneller herbeiführt.<br />
<br />
[[Datei:Thermostabilitaet2ab.jpg|660px]]<br />
<br />
Entsprechend der Norm DIN EN ISO 182-3 soll der Korndurchmesser (Probendurchmesser) &le; 2,0 mm betragen. Wie sich dieser auf die Stabilitätszeit auf PVC-Fensterprofilwerkstoffen auswirkt, zeigt '''Bild 2 c'''. Eine Reduktion und eine Erhöhung um diesen Wert führt zu einem Anstieg der Stabilitätszeit. In beiden Fällen steht mehr PVC und damit verbunden mehr gelöstes Chlorwasserstoff zur Verfügung. Der gleiche Effekt kann beobachtet werden, wenn die Korndicken (Probendicken) variieren aber der Durchmesser des Korns auf 2 mm konstant gehalten wird. Je dicker das Korn ist, desto höher ist die Stabilitätszeit (vgl. '''Bild 2 c''').<br />
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[[Datei:Thermostabilitaet2cd.jpg|650px]]<br />
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|width="50px"|'''Bild 2''': <br />
|width="600px" |Einfluss der Temperatur (a), der Probenmasse (b), des Korndurchmessers (c) und der Korndicke (d) auf die Thermostabilität von PVC Fensterprofilen [2]<br />
|}<br />
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'''Literaturhinweise'''<br />
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|[1]<br />
|DIN EN ISO 182-3 (2022-07): Kunststoffe – Bestimmung der Neigung von Formmassen und Erzeugnissen auf der Basis von Vinylchlorid-Homopolymeren und -Copolymeren, bei erhöhten Temperaturen Chlorwasserstoff und andere saure Produkte abzugeben – Teil 3: Leitfähigkeitsverfahren (Entwurf)<br />
|-valign="top"<br />
|[2]<br />
|Oßwald, K.: eigene Untersuchungen, [https://de.wikipedia.org/wiki/Polymer_Service_Merseburg Polymer Service GmbH Merseburg], (2023)<br />
|}</div>Oluschinski