TY - JOUR A1 - Schilling, Markus A1 - Niebergall, Ute A1 - Böhning, Martin T1 - Full notch creep test (FNCT) of PE-HD – Characterization and differentiation of brittle and ductile fracture behavior during environmental stress cracking (ESC) JF - Polymer Testing N2 - The damage mechanisms slow crack growth (SCG) and environmental stress cracking (ESC), relevant for PE-HD materials are characterized based on improved full notch creep testing (FNCT) of two selected typical PE-HD materials for container applications. In this context, a distinction of the failure mechanisms as well as a categorization of involved media is suggested. Employing a novel FNCT device, elongation data were obtained in addition to conventional time-to-failure results of stress-dependent as well as temperature-dependent measurements. Changes in failure behavior, as determined by fracture surface analysis based on light microscopy (LM) and laser scanning microscopy (LSM), are correlated with FNCT results and used to introduce an additional possibility for the identification of brittle/ductile fracture behavior. KW - Environmental stress cracking (ESC) KW - Slow crack growth (SCG) KW - Full notch creep test (FNCT) KW - High-density polyethylene (PE-HD) PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2017.09.043 SN - 0142-9418 SN - 1873-2348 VL - 64 SP - 156 EP - 166 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-42484 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schilling, Markus A1 - Böhning, Martin A1 - Oehler, H. A1 - Alig, I. A1 - Niebergall, Ute T1 - Environmental stress cracking of polyethylene high density (PE-HD) induced by liquid media – Validation and verification of the full-notch creep test (FNCT) T1 - Umgebungsinduzierte Spannungsrissbildung von Polyethylen- Werkstoffen hoher Dichte durch flüssige Medien – Validierung und Verifizierung des Kriechversuchs an Probekörpern mit umlaufender Kerbe JF - Materials Science & Engineering Technology N2 - The full-notch creep test (FNCT) is widely used to characterize the slow crack growth (SCG) behavior of polyolefin materials in “inert” media as well as effects of environmental stress cracking (ESC) in which the medium has decisive influence on damage mechanism and time to failure. The test is of greatest importance for pipe and blow molding types of polyethylene, high density (PE-HD). Usually the full-notch creep test is applied as a standardized testing method (ISO 16770) using a few universal liquid media, such as solutions of Arkopal N 100. In our study, selected relevant polyethylene, high density materials are investigated also in real media – practical formulations as well as representative pure chemicals – and influences of temperature and geometry of specimen and notch are explicitly addressed. Furthermore, the investigations comprise also the environmental stress cracking behavior of polyethylene, high density in media that are sorbed to a significant extent – examples are diesel and biodiesel – based on comparison with samples previously saturated with those media. Thus, also the underlying diffusion controlled sorption process has to be assessed before. The investigations were performed using a full-notch creep testing device with 12 individual sub-stations, each equipped with individual electronic stress and temperature control and continuous online monitoring of the specimen elongation. N2 - Der Kriechversuch an Probekörpern mit umlaufender Kerbe (FNCT) wird flächendeckend angewendet, um das Verhalten von Polyolefinen sowohl gegenüber langsamen Risswachstums (SCG) bei Kontakt mit „inerten“ Medien als auch gegenüber umgebungsbedingtem Spannungsrisswachstum (ESC), bei welchem das umgebende Medium entscheidenden Einfluss auf den Schädigungsmechanismus und die Standzeit hat, zu charakterisieren. Der Test ist von großer Bedeutung bei der Analyse von hochdichten Polyethylen-Typen, die als Rohr- und Blasformwerkstoffe angewendet werden – dabei besonders für Transport und Verpackung von Gefahrstoffen, aber auch für weitere Hochleistungsanwendungen. Üblicherweise wird der Kriechversuch an Probekörpern mit umlaufender Kerbe als Normmethode (ISO 16770) unter Verwendung einiger weniger universeller Modellflüssigkeiten, wie z. B. Arkopal N 100, durchgeführt. In dieser Studie werden ausgewählte, marktrelevante Polyethylen-Werkstoffe hoher Dichte in realen Medien – praktisch verwendete Gefahrgüter sowie repräsentative reine Chemikalien – untersucht und explizit die Einflüsse von Temperatur und Prüfkörper- sowie Kerbgeometrie adressiert. Weiterhin beinhalten die Untersuchungen die Analyse des umgebungsbedingten Spannungsriss-Verhaltens von Polyethylen hoher Dichte in Medien, die maßgeblich vom Werkstoff sorbiert sind – beispielsweise mit Kraftstoffen wie diesel und biodiesel – basierend auf dem Vergleich mit vorgesättigten Probekörpern. Der dabei vorliegende diffusionsgesteuerte Sorptionsprozess muss dementsprechend zuvor evaluiert werden. Alle Untersuchungen wurden mithilfe einer Kriechversuchsanlage an Probekörpern mit umlaufender Kerbe mit 12 Stationen durchgeführt, welche jeweils mit einer individuell ansteuerbaren elektronischen Spannungs- und Temperatursteuerung sowie fortwährender Online-Überwachung der Prüfkörperdehnung ausgestattet sind. KW - Full-notch creep test (FNCT) KW - Polyethylene (PE-HD) KW - Environmental stress cracking (ESC) KW - Slow crack growth (SCG) KW - Biodiesel PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1002/mawe.201700065 SN - 1521-4052 SN - 0933-5137 VL - 48 IS - 9 SP - 846 EP - 854 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-41885 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -