ISO 22088 Kunststoffe – Bestimmung der Beständigkeit gegen umgebungsbedingte Spannungsrissbildung (ESC)

Die von der International Standards Organization (ISO) entwickelte Norm ISO 22088 besteht aus den folgenden Unterabschnitten unter dem Haupttitel „Kunststoffe – Bestimmung der Beständigkeit gegen Spannungsrissbildung in der Umgebung (ESC)“:

• ISO 22088-1 Teil 1: Allgemeine Leitlinien
• ISO 22088-2 Teil 2: Methode mit konstanter Zugbelastung
• ISO 22088-3 Teil 3: Twisted-Strip-Methode
• ISO 22088-4 Teil 4: Kugel- oder Stiftpressverfahren
• ISO 22088-5 Teil 5: Methode der konstanten Zugverformung
• ISO 22088-6 Teil 6: Methode mit langsamer Dehnungsgeschwindigkeit

Wenn ein Kunststoffmaterial an der Luft unterhalb seiner Streckgrenze gedehnt wird, kommt es nach sehr langer Zeit zu Spannungsrissen. Diese Spannungen können intern oder extern oder eine Kombination aus beidem sein. Die gleichzeitige Einwirkung einer chemischen Umgebung und Stress oder Belastung führt zu deutlich kürzeren Ausfallzeiten im Vergleich zu einer inerten Umgebung. Umweltbedingte Spannungsrisse (ESC) treten bei vielen Materialien auf, darunter auch bei Kunststoffen. Zulässige Langzeitbelastungen bzw. Belastungen können deutlich reduziert werden.

Im Allgemeinen entstehen umgebungsbedingte Spannungsrisse durch die folgenden Prozesse:

• Bildung von Mikrohohlräumen in Proben mit mikroskopischen Spannungskonzentrationen nach Einwirkung von Spannung.
• Die Bildung und das anschließende Wachstum von Makrohohlräumen resultieren aus dem Abbau intermolekularer Bindungen in den Hohlräumen, die durch die Einwirkung einer chemischen Umgebung entstehen, und der Bildung von Rissen, die aus miteinander verbundenen Hohlräumen und Fibrillen bestehen.
• Risswachstum aufgrund von Faserbruch aufgrund von Belastung und Kontakt mit einem chemischen Medium.

Risse können die gesamte Dicke des Materials durchdringen, das Material in zwei oder mehr Teile spalten oder gestoppt werden, wenn sie Bereiche mit geringerer Spannung oder unterschiedlicher Materialmorphologie erreichen.

Die Bestimmung umgebungsbedingter Spannungsrisse ist komplex, da sie von vielen Parametern beeinflusst wird, darunter:

• Abmessungen der Testprobe
• Prüflingszustand (Orientierung, Struktur, innere Spannungen)
• Probenvorbereitung
• Thermische Geschichte der Probe
• Stress und Belastung
• Die Temperatur des Tests
• Testdauer
• chemische Umgebung
• Methode zur Belastungs- und Dehnungsanwendung

Unter Beibehaltung aller Parameter bis auf einen wird die relative Wirkung des variablen Parameters auf die Spannungsrissbildung in der Umgebung bewertet. Der Hauptzweck dieser Messungen besteht darin, die relative Wirkung der chemischen Belastung auf Kunststoffe zu bestimmen.

Die Norm ISO 22088-1 bietet Informationen und allgemeine Hinweise zur Auswahl der Prüfmethode zur Bestimmung der Spannungsrissbildung thermoplastischer Materialien in der Umgebung. Die in anderen Abschnitten beschriebenen Prüfmethoden gelten nur für thermoplastische Materialien. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Sequenzierungstests, die nicht dazu gedacht sind, Daten für Design- oder Leistungsvorhersagen bereitzustellen.

Für die Zwecke dieser Norm gilt

• Unter Prüftemperatur versteht man die Temperatur, bei der Prüflinge unter Belastung mit der Prüfumgebung in Kontakt kommen.
• Als Probezeit bezeichnet man die Zeit, in der die Prüflinge unter Belastung Kontakt mit der Prüfumgebung haben.
• Unter Testmedium versteht man die Flüssigkeit, das Gas, die Paste, den Feststoff oder ein anderes chemisches Medium, das während des Tests für den Kontakt mit den Testproben ausgewählt wird.
• Der ESC-Index drückt das Verhältnis des in der Testumgebung ermittelten Werts des Fehleranzeigemerkmals zu dem in einer Referenzumgebung (normalerweise Luft) ermittelten Wert aus, der bei derselben Testtemperatur nach demselben Testzeitraum gemessen wurde.
• Der ESC-Index drückt das Verhältnis des in der Testumgebung ermittelten Bruchspannungswerts zum in der Referenzumgebung (normalerweise Luft) ermittelten Wert für die gleiche Expositionszeit aus.
• Der ESC-Index bezieht sich auf den normalisierten Wert der Scherspannung, der die umgebungsbedingte Spannungsrissanfälligkeit verschiedener Materialien in einer bestimmten Umgebung misst.

Die Norm ISO 22088-2 beschreibt Prüfmethoden zur Bestimmung der umgebungsbedingten Spannungsrissbildung von Thermoplasten, wenn diese in Gegenwart von Chemikalien einer konstanten Zugbelastung ausgesetzt werden. Diese Norm gilt für Prüfkörper, die durch Formen oder maschinelle Bearbeitung hergestellt wurden, und dient zur Beurteilung der Spannungsrissbildung sowohl bei Kunststoffmaterialien, die verschiedenen Umgebungen ausgesetzt sind, als auch bei verschiedenen Kunststoffmaterialien, die einer bestimmten Umgebung ausgesetzt sind. Dabei handelt es sich in erster Linie um einen Ranking-Test, der nicht dazu gedacht ist, Daten für Design- oder Leistungsvorhersagen bereitzustellen.

Die Norm ISO 22088-3 beschreibt eine Prüfmethode zur Bestimmung der Spannungsrissbeständigkeit von Thermoplasten bei konstanter Biegebeanspruchung in Gegenwart von Chemikalien. Spannungsrisse in der Umgebung werden durch die Änderung einer entsprechend ausgewählten Indikatoreigenschaft von Proben angezeigt, die über einen bestimmten Zeitraum in der Umgebung beansprucht werden. Dieses Prüfverfahren eignet sich zur Bestimmung der Beständigkeit von Platten und flachen Prüfkörpern, insbesondere der Anfälligkeit lokaler Oberflächenbereiche von Prüfkörpern gegenüber umgebungsbedingter Spannungsrissbildung.

Die Norm ISO 22088-4 beschreibt ein Kugel- oder Stiftpressverfahren zur Bestimmung des umgebungsbedingten Spannungsrissverhaltens von Kunststoffen durch einen Dauerbelastungstest. Diese Methode kann auf fertige Produkte und Testproben angewendet werden, die durch Formen oder Bearbeiten hergestellt wurden, und kann zur Bestimmung von Spannungsrissen in der Umgebung sowie zur Bewertung des Verhaltens von Spannungsrissen in der Umgebung eines Kunststoffprodukts oder -materials verwendet werden, das verschiedenen Umgebungen ausgesetzt ist.

Die Norm ISO 22088-5 beschreibt eine Methode zur Bestimmung des umgebungsbedingten Spannungsrissverhaltens von Thermoplasten, wenn diese in Gegenwart einer chemischen Umgebung einer konstanten Zugverformung ausgesetzt werden. Es kann auf Testproben angewendet werden, die durch Formen oder Bearbeiten hergestellt wurden, und kann zur Bewertung des Spannungsrissverhaltens von Kunststoffmaterialien, die verschiedenen Umgebungen ausgesetzt sind, sowie zur Bestimmung des Spannungsrissverhaltens verschiedener Kunststoffmaterialien, die einer bestimmten Umgebung ausgesetzt sind, verwendet werden .

Die Norm ISO 22088-6 beschreibt ein Verfahren zur Bewertung der Spannungsrissanfälligkeit von Polymermaterialien in chemischen Umgebungen durch langsames und konstantes Erhöhen der auf eine Zugprobe ausgeübten Spannung. Es kann auf Testproben angewendet werden, die durch Formen oder Bearbeiten hergestellt wurden, und kann zur Bewertung der relativen Spannungsrissanfälligkeit eines Materials, das verschiedenen Umgebungen ausgesetzt ist, oder der relativen Spannungsrissanfälligkeit verschiedener Kunststoffe, die einer bestimmten Umgebung ausgesetzt sind, verwendet werden.

Neben den zahlreichen Tests, Messungen, Analysen und Bewertungen, die unsere Organisation für Unternehmen in verschiedenen Branchen durchführt, bieten wir dank unserer geschulten und erfahrenen Mitarbeiter und unserer fortschrittlichen technologischen Ausrüstung auch Prüfdienstleistungen zur Bestimmung der Beständigkeit von Kunststoffen gegen umweltbedingte Spannungsrisskorrosion gemäß der Norm ISO 22088 an.