Zugprüfung von Kunststoffen nach EN ISO 527 – Theorie der Zugprüfung
Zugprüfung nach EN ISO 527-1 Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften
Die Zugprüfung von Kunststoffen erfolgt nach EN ISO 527
Der Zugversuch ist weiter unterteilt in:
EN ISO 527-1 Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 1: Grundprinzipien
EN ISO 527-2 Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 2: Prüfbedingungen für geformte Kunststoffe
EN ISO 527-3 Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 3: Prüfbedingungen für Folien und Platten
EN ISO 527-4 Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 4: Prüfbedingungen für isotrope und orthotope faserverstärkte Kunststoffverbundstoffe
EN ISO 527-5 Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 5: Prüfbedingungen für mit unidirektionalen Fasern verstärkte Kunststoffverbundstoffe
Proben
Der Zugversuch nach EN ISO 527 umfasst die Prüfung verschiedenster Kunststoffe – gefüllte oder ungefüllte Werkstoffe, geformte oder gegossene Proben, Folien und Platten sowie faserverstärkte oder bindemittelverstärkte Werkstoffe.
Proben für Zugversuche nach EN ISO 527-2 – am häufigsten verwendet. Die genannte Norm legt die Form vom Typ 1A für die eingespritzten Probekörper und die Form vom Typ 1B für die bearbeiteten Probekörper fest.
Prüfkörper vom Typ 1A und 1B sind die bevorzugte Form von Prüfkörpern, wobei die anfänglich gemessene Länge auf 75 mm eingestellt ist, was im Vergleich zur Vergangenheit (L0=50 mm) eine höhere Genauigkeit bei der Modulmessung und eine bessere Nutzung des mittleren Teils des Typs 1A bedeutet Exemplar, das 80 mm lang ist. Eine anfängliche Messlänge von 50 mm ist weiterhin zulässig, wird jedoch für den Prüfkörper Typ 1A nicht empfohlen.
Vor dem Test
Im ersten Schritt werden die Probenbacken/Klammern der Zugprüfmaschine auf einen Abstand von 115 mm eingestellt. Anschließend wird die Probe in die Prüfmaschine eingespannt, wobei darauf geachtet werden muss, dass die Probe in alle Richtungen mit einachsiger Spannung belastet wird. Es wurde festgestellt, dass die schräge Einspannung der Probe den Modul um bis zu 4 % beeinflussen kann. Gleichzeitig ist beim Einspannen große Vorsicht geboten, um eine Komprimierung der Probe zu vermeiden – Messungen haben gezeigt, dass das Modulergebnis um 3 % verfälscht wird, wenn die Probe vor dem Test komprimiert wurde.
Allerdings ist eine geringe Vorspannung der Probe erforderlich, um ein „Krängen“ der Kurve zu vermeiden. Durch die Vorspannung der Probe wird ein erster Teststartpunkt unabhängig vom Bediener und der Testausrüstung gewährleistet. Der Test selbst startet nicht beim Starten der Maschine, sondern bei Erreichen der eingestellten Vorspannung. Max. die Größe der Vorspannung sollte 0,05 % nicht überschreiten bzw Bei der Festigkeitsmessung sollte der Wert der Vorspannung weniger als 1/100 des Spannungswerts betragen.
Prüfgeschwindigkeit
Der Ablauf des Zugversuchs wurde im Kapitel Zugversuch von Metallen näher beschrieben. Dabei sollte für Kunststoffe nach EN ISO 527-1 die Bestimmung des Elastizitätsmoduls mit einer Rate von 1 %/min erreicht werden. Die Geschwindigkeit von 1 mm/min entspricht dann einer Dehnungszunahmerate von 0,87 %/min. Es mag seltsam erscheinen, aber auch die Backen spielen eine große Rolle bei der Aufrechterhaltung der richtigen Testgeschwindigkeit. Ähnlich wie beim Zugversuch an Metallproben kann nach der Messung des E-Moduls die Prüfgeschwindigkeit der Zugprüfmaschine erhöht werden.
In der Praxis werden häufig 5 mm/mm oder 50 mm/min verwendet. Wie bereits erwähnt: Die Erzielung korrekter und verlässlicher Ergebnisse beginnt jedoch nicht mit der eigentlichen Durchführung des Zugversuchs, sondern bereits mit der Herstellung des Zugversuchs selbst.
Die Produktion der Zugproben muss präzise und normkonform sein.
Extensometer
Zu der Zugprüfmaschine gehört je nach Budget dann auch ein Extensometer. Ein clip-on Extensometer – meist mit kleinem Hub zur Bestimmung des E-Moduls – ist für Folien jedoch nicht einsetzbar.
Automatisches Extensometer – zur Bestimmung des E-Moduls und der Dehnung bei maximaler Spannung sowie der Bruchdehnung.
Berührungsloses Video-Extensometer – zur Bestimmung des E-Moduls sowie der Dehnung bei maximaler Spannung sowie der Bruchdehnung anhand von Linien auf der Probe selbst.
Ergebnisse
Das Ergebnis des Zugversuchs ist ein Diagramm und eine Reihe von Ergebnissen, die wichtige Ereignisse während des Zugversuchs beschreiben wie z. B. E-Modulus, Zugfestigkeit, Bruchdehnung...
