TY - CONF A1 - Thuy, Maximilian A1 - Niebergall, Ute A1 - Böhning, Martin T1 - Umgebungsbedingter Spannungsriss: Gefahr für Kunststoffbauteile unter Medieneinfluss N2 - Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) ist ein weit verbreitetes Material für Transportbehälter, die oft für eine längere Nutzungsdauer vorgesehen sind. Insbesondere in diesem Fall können mikroskopische Schäden im Material auch weit unterhalb der Streckgrenze auftreten, die durch eine Spannungskonzentration verursacht werden, deren Ursprung in intrinsischen Materialfehlern oder äußeren Kratzern liegt. Mit fortschreitender Schädigung bilden sich Rissstrukturen, die von verstreckten Fibrillen aufgespannt werden, bis es zum Versagen dieser Fibrillen kommt und sich der Riss ausbreitet. Dieser Schadensmechanismus des langsamen Risswachstums kann durch eine Vielzahl von Umgebungsmedien beschleunigt werden und wird dann als "environmental stress cracking" (ESC) bezeichnet. Eine international normierte Methode zur Validierung der Spannungsrissbeständigkeit von PE-HD Materialien ist der „Full Notch Creep Test“ (FNCT). Anhand von Bruchflächenauswertungen mittels Rasterelektronenmikroskopie und Laser-Scanning-Mikroskopie, werden die typischen Schädigungsstrukturen des ESC sichtbar. Die fibrillierten Strukturen des ESC auf der Bruchfläche von PE-HD ergeben sich besonders bei oberflächenaktiven wässrigen Umgebungsmedien. In Lösungsmittel-Umgebungsmedien, im Zusammenspiel mit PE-HD, kommt es aufgrund der plastifizierenden Wirkung zur Herabsetzung der Streckspannung und Bruchflächen aus dem FNCT veranschaulichen keine signifikanten Anzeichen des Schädigungsmechanismus ESC. T2 - 47. VDI-Jahrestagung Schadensanalyse 2021- Mediale und klimatische Beanspruchung von polymeren Produkten CY - Würzburg, Germany DA - 06.10.2021 KW - Umgebungsbedingter Spannungsriss KW - Polyethylen hoher Dichte KW - Full Notch Creep Test KW - Lösungsmittel KW - Oberflächenaktive wässrige Medien KW - Bruchflächenauswertung PY - 2021 AN - OPUS4-53665 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thuy, Maximilian A1 - Niebergall, Ute A1 - Böhning, Martin T1 - Damage progression of environmental stress cracking affected by manufacturing process-induced microstructural orientation N2 - Currently, the Full Notch Creep Test (FNCT) [1] method is used by material suppliers and end users in industry for the approval of container and pipe materials based on high-density polyethylene (PE-HD). The resistance to environmental stress cracking (ESC) of the material is evaluated using the time to failure of the specimen in an aqueous solution of a detergent [2, 3]. Usually specimens made of sheets with isotropic material properties, manufactured by hot pressing, are employed in order to obtain intrinsic properties of the material in terms of ESC failure. In contrast, the processes used in manufacturing to form containers and pipes, such as extrusion blow molding or extrusion, impose anisotropic properties to the material. These are mostly due to a microstructural orientation (polymer chains or crystallites) [4]. Furthermore, the different cooling conditions significantly affect the size distribution of crystallites as well as the overall morphology. It is therefore essential to understand the influence of process-induced material characteristics on failure due to ESC. A large number of studies on material properties as a function of microstructural preferential orientation have already been conducted [5-7]. However, effects on ESC as the major failure mechanism of containers and pipes are still rather unexplored [8, 9]. The most important factor is whether primarily intramolecular high-strength covalent bonds or the substantially weaker intermolecular van der Waals forces are predominantly loaded. In addition to the widely established classification by time to failure, the strain or crack opening displacement (COD) provides valuable information about the evolution and progression of damage as a function of time [10, 11]. Optical strain measurement using digital image correlation allows the differences in COD for isotropic and different angles of orientation of anisotropic specimens to be discussed. Also, a post-fracture surface analysis provides clarification on the craze-crack mechanism of the ESC. These different ESC-related properties of extruded and hot-pressed specimens have been investigated at different environmental medium temperatures and different initial stresses to provide a broad characterization of the fracture behavior of PE-HD. T2 - 36th International Conference of the Polymer Processing Society CY - Montreal, Canada DA - 26.09.2021 KW - Environmental stress cracking KW - High-density polyethylene KW - Fracture behavior KW - Microstructural orientation PY - 2021 AN - OPUS4-53400 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -