„Spannungsrissversagen, das Versagen unter gleichzeitiger Einwirkung von mechanischer Belastung und chemischem Medium“ sei laut SKZ die häufigsten Schadensursachen bei Kunststoffbauteilen. „Die bislang genormten Verfahren, etwa gemäß ISO 22088“ erlaubten für gewöhnlich nur „ein qualitatives Materialranking“ und ermöglichten bislang kaum „eine verlässliche Lebensdauervorhersage“.

Das Kunststoff-Zentrum SKZ hat es nun geschafft, ein neues Prüf- und Auswertekonzept zu entwickeln und zu validieren, das es möglich macht, „erstmals eine quantitative Bewertung des Spannungsrissverhaltens unter realitätsnahen Bedingungen“ zu erhalten.

Wichtiger Beitrag zur Schadensprävention bei Kunststoffbauteilen

„Die Methode erlaubt Aussagen darüber, wann ein Kunststoff unter definierten Prüfbedingungen – etwa Medium (z. B. Desinfektionsmittel, Öle), Lasthöhe und Temperatur – versagt“, erklärt das SKZ. „Grundlage ist ein eigens entwickelter, beheizbarer Messaufbau, der sich auf gängige Universalprüfmaschinen adaptieren lässt. Durch die gezielte Temperaturanhebung kann die Prüfung zeitlich stark beschleunigt werden (Zeit-Temperatur-Superpositionsprinzip). Der realisierte Messaufbau mit kontinuierlicher Kraft und Dehnungsmessung bietet einen besonderen Vorteil: Neben Versagenszeiten kann auch der Einfluss von Beanspruchungsdauer und Medium auf die Steifigkeit untersucht werden – etwa durch Weichmacherwirkung. Auch verarbeitungsbedingte Faktoren wie Eigenspannungen oder Molekülorientierungen lassen sich bewerten.“

Gefördert wurde das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) unter dem Programm der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF). Begleitet wurde es von „einem Ausschuss interessierter Unternehmen“.

Neues Prüfgerät in Kooperationsprojekt entwickelt

In einem ergänzenden FuE-Kooperationsprojekt mit der IPT Institut für Prüftechnik Gerätebau GmbH & Co. KG wurde laut SKZ ein entsprechendes Prüfgerät mit mehreren Messstationen entwickelt, das derzeit über sechs autarke Messstationen verfüge. Das Gerät ermögliche eine „parallele Prüfungen mit unterschiedlichen Medien, Kunststoffen oder Prüfbedingungen (Temperatur, Versuchsart, Prüfparameter)“ und stehe „ab sofort am SKZ für industrielle Anwendungen zur Verfügung, um (zeitraffende) Prüfungen zur quantitativen Beurteilung der Medien-Spannungsrissbeständigkeit (Versagenszeiten sowie Kriechverformung) von Kunststoffen durchzuführen“. Die Entwicklung des Messgerätes wurde über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert.

Mehr Informationen zum Forschungsbereich Bauteileigenschaften am SKZ.

Abschlussbericht: Medienbedingtes Spannungsrissversagen

(Quelle: SKZ)

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