Charakterisierung der Spannungsrissbeständigkeit von Thermoplasten

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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.