Charakterisierung der Spannungsrissbeständigkeit von Bauteilen aus PE

Von:

Martin Bastian

Kurt Engelsing

Britta Gerets

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Die Spannungsrissbeständigkeit ist in Langzeitanwendungen im Hinblick auf die Bewertung der Nutzungsdauer essenziell. Für Polyethylen kann sie nun mithilfe des Strain Hardening Tests nicht mehr nur am Material, sondern auch am Bauteil schnell charakterisiert werden. Zur quantitativen Bestimmung wurden mechanische Verfahren zur Probekörpergewinnung aus verschiedenen Bauteilen (Folien/Dichtungsbahnen, Platten und Rohren) erfolgreich demonstriert. Das Ergebnis der Prüfung des Widerstandes gegen langsames Risswachstum wird in Produkten neben dem eingesetzten Material auch von der Verarbeitung beeinflusst. Dabei ist die aus den Herstellparametern und der Bauteildimension bzw. geometrie resultierende (Molekül)Orientierung in Relation zur Beanspruchungsrichtung entscheidend. Diese ist auch für die in der Praxis zum Teil beobachteten Abweichungen von Material und Bauteilprüfungen ursächlich. Optimierungen im Hinblick auf die Spannungsrissbeständigkeit sollten auf eine Kongruenz von Beanspruchungsrichtung und (Molekül)Orientierung abzielen. Wo diese nicht realisierbar ist, sind (Molekül)Orientierungen konstruktiv und/oder durch geeignete Wahl der Herstellbedingungen möglichst zu minimieren. Die an einem Musterwerkstoff erarbeiteten Erkenntnisse konnten anhand von kommerziell erhältlichen Bauteilen validiert werden. Korrelationen mit konventionellen Spannungsrissprüfungen wurden qualitativ wie quantitativ demonstriert. Ein Einsatz der (weiter)entwickelten Prüfmethode ist in der Warenein- und Warenausgangsprüfung, internen Produktions- und Qualitätsüberwachung, Material- und Produkt(weiter)entwicklung sowie Zertifizierung möglich. Die Forschungsergebnisse können somit mannigfaltig genutzt werden und somit zum wirtschaftlichen Erfolg beitragen.