Das Kunststoff-Zentrum setzt auf den Strain Hardening Test (SHT) zur präzisen Überprüfung der Spannungsrissbeständigkeit von Polyolefinen, insbesondere von Rohren aus PE80, PE100 und dem verbesserten PE100RC.
Die Empfindlichkeit von Polyethylen gegenüber langsamem Risswachstum, auch bekannt als Environmental Stress Cracking (ESC) oder Slow Crack Growth (SCG), ist von entscheidender Bedeutung für das Langzeitverhalten von Polymeren. Herkömmliche Testverfahren, wie der (accelerated) Full Notch Creep Test (aFNCT, FNCT), der (accelerated) Notched Pipe Test (aNPT/NPT) oder der Notched Constant Tensile Load (NCTL) Test, erweisen sich aufgrund der langen Prüfzeiten als zunehmend ungeeignet für hochentwickelte polymere Rohrwerkstoffe. Die bisher dafür verwendeten Netzmittel fallen unter Reach und dürfen daher in Europa nicht mehr verkauft werden. Daher sind alternative, umweltfreundliche Testverfahren notwendig. Für Dichtungsbahnen ist der NCTL-Test bereits seit einiger Zeit ein anerkanntes Prüfverfahren.
Der Strain Hardening Test ermöglicht eine präzise Überprüfung der Spannungsrissbeständigkeit von Kunststoffen. (Foto: SKZ)
Durch den SHT werden nicht nur die herkömmlichen Prüfzeiten erheblich verkürzt, sondern es ermöglicht auch eine präzise Abschätzung der SCG-Eigenschaften, da die Reproduzierbarkeit bzw. Genauigkeit besser ist. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung des Prüfaufwands und ermöglicht schnell verfügbare Messergebnisse. Der Test entspricht einem Zugversuch bei einer Temperatur von 80 °C. Das Dehnverfestigungsmodul wird aus der Steigung des neo-hookeschen Werkstoffmodells zwischen einem Verstreckungsgrad von 8 bis max. 12 berechnet. Grundlage des Tests ist die Annahme, dass das Verhalten der Kunststoff-Fibrillen unter Verformung dem Verhalten des Dehnverfestigungsmoduls oberhalb des natürlichen Verstreckungsgrades bei erhöhter Temperatur entspricht.
Zwei Normen mit sehr ähnlichen Testverfahren
Für den SHT gibt zwei Normen mit zwei sehr ähnlichen Testverfahren: Zum einen ISO 18488 für Rohrwerkstoffe: Aus Granulaten werden Pressplatten hergestellt und Probekörper durch Stanzen entnommen. Zum anderen DIN EN 17096 für Dichtungsbahnen: Probekörper werden direkt aus der Dichtungsbahn ausgestanzt.
Dr. Andrea Monami, Bereichsleitung Kunden- und Projektmanagement, erklärt: „Die Einführung des Strain Hardening Tests ist ein bedeutender Schritt in der Kunststoffprüfung. Diese innovative Methode ermöglicht es uns, die Spannungsrissbeständigkeit von Polyethylen-Rohren effizienter und genauer zu bewerten, was von entscheidender Bedeutung für die langfristige Zuverlässigkeit und Performance dieser Materialien ist.“
Laufende Forschungen zur Korrelation zwischen Prüfverfahren
Das SKZ weist darauf hin, dass in den gängigen Normen und Regelwerken, wie z.B. DIN EN 1555-1 bis DIN EN 1555-4 für die Gasversorung oder DIBt-Zulassungen für LAU-Anlagen, bereits Anforderungen an den Strain Hardening Modul bestehen. Darüber hinaus gibt es laufende Forschungen zur Korrelation zwischen dem Strain Hardening Test und anderen etablierten Prüfverfahren wie FNCT, aFNCT und NCTL.
Mehr Informationen zu den Prüfverfahren am SKZ unter: www.skz.de/pruefung/verfahren.
