Prüfmethoden Langzeitverhalten
Schließung der Lücke zwischen Thermoplasten und Elastomeren
Das Langzeitverhalten von Thermoplasten, auch glasfaserverstärkten Typen, kann für eine veranschlagte Produktlebensdauer heute mithilfe verschiedener Berechnungsprogramme simuliert werden. Hierfür notwendige Materialkennwerte können in zeitraffenden Prüfungen ermittelt werden. Seit Kurzem steht den Entwicklern dieses Hilfsmittel auch für Thermoplastische Elastomere (TPE) zur Verfügung. Zum einen fehlten die Materialkennwerte, beispielsweise Kriechkurven entsprechend den realen Belastungszeiträumen, sowie verifizierte, zeitraffende Prüfmethoden. Diese Lücke galt es zu schließen, insbesondere da TPEs nach wie vor in immer mehr Anwendungen eingesetzt werden.
Ermittlung der Materialkennwerte
Für die Simulation des Langzeitverhaltens von Kunststoffen müssen Materialkennwerte vorliegen, die die Materialeigenschaften unter Belastungen zeitabhängig widerspiegeln. Hierfür kommen prinzipiell mehrere Prüfverfahren infrage, wie:
- Zeitstand-Zugversuch nach DIN EN ISO 899
- Bestimmung des Druckverformungsrestes nach DIN ISO 815
- Einsatz des Spannungs-Relaxations-Tests
- Stepped Isothermal Method (SIM) nach GRI Test Method GS10 / ZTV
Durch die zeitraffende Messung von TPE-Kriechdaten in technisch relevanten Bereichen ist die simulatorische Vorhersage von Bauteilentwicklungen möglich. (Foto: Impetus Plastics Engineering GmbH)
Prüfmethode für Thermoplastische Elastomere
Der Zeitstand-Zugversuch ist der gebräuchlichste Versuch zur Messung von Langzeitdaten, aber auch die zeitaufwendigste Methode. Der Druckverformungsrest bietet nur sehr eingeschränkt die notwendigen Daten für die nachfolgenden Simulationsmodelle.
Um Kriechkurven unter Zeitrafferbedingungen zu messen, kann nach momentanem Stand nur die Stepped Isothermal Method (SIM) sinnvoll genutzt werden. Im Rahmen eines Forschungsprojektes, bei dem die Impetus Plastics Engineering einen Simulationsweg zur Bestimmung des Langzeitverhaltens von TPEs validiert hat, wurde die SIM-Methode erstmals auch für TPEs angepasst und erfolgreich eingesetzt. Die SIM-Methode für TPE wurde dabei gemeinsam mit dem Süddeutschen Kunststoffzentrum (SKZ) erprobt.
Mit SIM können innerhalb von wenigen Tagen Messergebnisse für die Berechnung des Verhaltens von TPEs über mehrere Jahre ermittelt werden.
Angepasste Stepped Isothermal Method für die Bestimmung von Kriechkurven von TPEs (Foto: SKZ)
Stepped Isothermal Method (SIM)
Schnelle Ermittlung von Kriechkurven
Das sogenannte SIM Verfahren (Stepped Isothermal Method) ist eine relative junge Methode, welche jedoch auf etablierten Theorien der Zeit-Temperatur-Verschiebung für Kunststoffe basiert und als Messergebnis Kriechkurven für mehrere Dekaden innerhalb von wenigen Tagen liefert.
