Spannungsrissbildung von amorphen Kunststoffen unter Medieneinfluss: Werkstoffspezifische Grundlagen zur Berücksichtigung dieses Phänomens in der Bauteilauslegung

Die richtige Abschätzung des Langzeitverhaltens stellt bei der Bauteilauslegung die notwendige Voraussetzung dar, um die Funktionsfähigkeit eines qualitativ hochwertigen Kunststoffprodukts über den geforderten Zeitraum gewährleisten zu können. Dabei wird die Wechselwirkung des Kunststoffs mit umgebenden Medien vielfach unterschätzt, weshalb unter diesen Randbedingungen häufig ein frühzeitiges Versagen während des Gebrauchs zu beobachten ist.
In dem Zusammenhang kann die Spannungsrissbildung unter Medieneinfluss als die dominierende Versagensursache gerade bei amorphen Kunststoffen identifiziert werden. Vor dem Hintergrund soll dem Konstrukteur eine Vorgehensweise an die Hand gegeben werden, die es ihm ermöglicht, schnelle Gegenmaßnahmen zur Reduzierung der Spannungsrissbildung beim Ausfall während des Gebrauchs zu ergreifen, als auch das Phänomen während des Konstruktions- und Entwicklungsprozesses von Kunststoffbauteilen gezielt zu berücksichtigen.
Dazu werden einzelne Einflüsse auf die Spannungsrissbildung aufgezeigt. Diese lassen sich in Einflüsse resultierend aus den Eigenschaften des Kunststoffs sowie des Mediums als auch aufgrund der Verarbeitung unterteilen. Daraus wird ersichtlich, welche generellen Möglichkeiten bestehen, um die Spannungsrissbildung zu beeinflussen.
Anhand der so gewonnenen Erkenntnisse können entsprechende Maßnahmen, wie z.B. Anpassung der Verarbeitungsparameter, Verwendung von alternativen Werkstoffen, abgeleitet werden, die schnell und einfach in bestehende Herstellungsprozesse integriert werden können, ohne umfangreiche Anpassungen vornehmen zu müssen.
Zur Berücksichtigung der Spannungsrissbildung während des Konstruktions- und Entwicklungsprozesses müssen jedoch entsprechende Kennwerte zur Verfügung stehen. Diese können nur in Langzeitversuchen zuverlässig ermittelt werden, deren Dauer deutlich den Bauteilentwicklungsprozesses übersteigt. Daher wird ein erstes Konzept vorgestellt und erprobt, mit dem die benötigten Kennwerte in einem kürzeren Zeithorizont ermittelt werden können und auf Basis eines Werkstoffmodells in Langzeitkennwerte übertragen werden sollen