🔩 Zugeigenschaften von Kunststoffen — Zugmodul bestimmt zwischen 0,05 % und 0,25 % Dehnung

Werkstoffe und ZfP PN-EN ISO 527-1

Übersicht

Die Norm legt die allgemeinen Grundsätze für die Bestimmung der Zugeigenschaften von Kunststoffen und Kunststoff-Verbundwerkstoffen unter festgelegten Bedingungen fest. Es sind mehrere Probekörperarten definiert, die auf verschiedene Werkstoffarten abgestimmt sind; Einzelheiten enthalten die weiteren Teile der Reihe ISO 527. Die Verfahren dienen zur Untersuchung des Zugverhaltens der Probekörper sowie zur Bestimmung der Zugfestigkeit, des Zugmoduls und weiterer Größen, die den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung beschreiben.

Die Verfahren eignen sich ausgewählt für: steife und halbsteife thermoplastische Spritzgieß-, Extrusions- und Gießwerkstoffe einschließlich gefüllter und verstärkter Formmassen sowie Tafeln und Folien aus diesen Werkstoffen; steife und halbsteife duroplastische Formmassen einschließlich gefüllter und verstärkter Formmassen sowie Tafeln und Schichtpressstoffe; faserverstärkte duroplastische und thermoplastische Verbundwerkstoffe mit unidirektionalen und nicht unidirektionalen Verstärkungen wie Matten, Geweben, Rovinggeweben, Schnittfasern, kombinierten und hybriden Verstärkungen, Rovings und gemahlenen Fasern sowie Tafeln aus vorimprägnierten Werkstoffen (Prepregs); sowie thermotrope flüssigkristalline Polymere. Die Verfahren sind in der Regel nicht geeignet für harte Schaumstoffe, für die ISO 1926 gilt, sowie für Sandwichstrukturen mit Schaumstoffen.

Die einzelnen Teile der Reihe legen besondere Bedingungen fest: Teil 2 — für Form- und Extrusionsmassen, Teil 3 — für Folien und Tafeln mit einer Dicke unter 1 mm, Teil 4 — für isotrop und orthotrop faserverstärkte Verbundwerkstoffe, Teil 5 — für unidirektional faserverstärkte Verbundwerkstoffe. Eine Prüfung umfasst mindestens fünf Probekörper, und das Endergebnis der bestimmten Eigenschaft ist deren Mittelwert. In der Ausgabe ISO 527-1:2019 wurde eine Unstimmigkeit hinsichtlich der Genauigkeit der zur Modulberechnung verwendeten Längenänderung beseitigt: Für eine Messlänge von höchstens 50 mm wurde die Genauigkeit auf ±1 µm festgelegt.

Prinzip der Methode

Der Probekörper wird entlang seiner Hauptlängsachse mit konstanter Prüfgeschwindigkeit gedehnt, bis er bricht oder bis die Spannung (Belastung) oder die Dehnung (Längenänderung) einen vorgegebenen Wert erreicht. Während der Prüfung werden die vom Probekörper aufgenommene Kraft und seine Längenänderung gemessen. Die Spannung ist definiert als Normalkraft bezogen auf die Anfangsquerschnittsfläche innerhalb der Messlänge, wobei der Querschnitt das Produkt aus Anfangsbreite und -dicke des mittleren Probekörperteils ist; zur Unterscheidung von der wahren Spannung, die auf den momentanen Querschnitt bezogen ist, wird sie mitunter als technische Spannung bezeichnet. Die Prüfgeschwindigkeit ist die Traversengeschwindigkeit (Geschwindigkeit, mit der sich die Klemmen voneinander entfernen). Der Zugmodul ist die Steigung der Spannungs-Dehnungs-Kurve im Intervall zwischen den Dehnungen 0,05 % und 0,25 %; er kann als Sekantenmodul oder als Steigung einer nach der Methode der kleinsten Quadrate angepassten Geraden berechnet werden.

Anwendungen

• Abnahme und Qualitätskontrolle von Thermoplasten und Duroplasten
• Prüfung von Kunststofffolien, -platten, -tafeln und Schichtpressstoffen
• Prüfung von glas-, kohlenstoff- und aramidfaserverstärkten Verbundwerkstoffen
• Vergleich von Rohstoffchargen und Beurteilung des Einflusses von Füllstoffen und Verstärkungen
• Eingangsdaten für Festigkeitsberechnungen und Werkstoffdokumentation

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN ISO 527-1:2020-01

Titel (PL)

Tworzywa sztuczne — Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu — Część 1: Zasady ogólne

Title (EN)

Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Herstellung der Probekörper

   Probekörper auf die gewählten Maße formen oder aus Fertig- und Halbzeugen bearbeiten, ausschneiden oder ausstanzen: Formteile, Schichtpressstoffe, Folien sowie extrudierte oder gegossene Tafeln. Probekörperarten und ihre Herstellung legen die zutreffenden Teile der Reihe ISO 527 fest, gewählt nach der Werkstoffart.

2. Messung der Abmessungen

   Breite b und Dicke h im mittleren Teil des Probekörpers nach ISO 16012 messen und den Anfangsquerschnitt A = b·h berechnen. Die Messlänge L0 festlegen — den Abstand zwischen den Messmarken im mittleren Teil des Probekörpers; die für die einzelnen Probekörpertypen angegebenen Werte sind maximale Messlängen.

3. Konditionierung

   Probekörper im Normalklima nach ISO 291 konditionieren; für gummiähnliche Werkstoffe werden die Vorbereitungs- und Konditionierungsverfahren nach ISO 23529 angewendet.

4. Prüfbedingungen

   Die Prüfung im Prüfklima nach ISO 291 durchführen. Die Kalibrierung des Kraftmesssystems (ISO 7500-1) und des Extensometers (ISO 9513) prüfen und bei der Modulbestimmung die Kalibrieranforderungen von Anhang C der Norm erfüllen.

5. Einspannen und Wahl der Geschwindigkeit

   Den Probekörper axial, ohne Vorspannung und ohne Rutschen einspannen. Die Prüfgeschwindigkeit nach dem zutreffenden Teil der Reihe und der Art der zu bestimmenden Größe wählen; für die Modulbestimmung werden geringere Geschwindigkeiten verwendet als für die Festigkeitsbestimmung.

6. Dehnen

   Den Probekörper mit konstanter Geschwindigkeit entlang der Längsachse dehnen, bis er bricht oder der vorgegebene Spannungs- oder Längenänderungswert erreicht ist, und dabei Kraft und Längenänderung aufzeichnen.

7. Berechnungen

   Die Spannung als Quotient aus Kraft und Anfangsquerschnitt und die auf die Messlänge bezogene Dehnung berechnen. Den Zugmodul aus dem Dehnungsintervall von 0,05 % bis 0,25 % bestimmen, außerdem die Zugfestigkeit (Spannung im ersten lokalen Maximum), Streckspannung und Streckdehnung sowie Bruchspannung und Bruchdehnung.

8. Ergebnis und Prüfbericht

   Mindestens fünf Probekörper prüfen und den Mittelwert angeben; den Vertrauensbereich des Mittelwerts nach ISO 2602 abschätzen. Im Prüfbericht Art und Typ des Probekörpers, Konditionierungs- und Prüfbedingungen, Prüfgeschwindigkeit sowie die bestimmten Größen angeben.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Der Bruch des Probekörpers setzt elastische Energie frei — Schutzabdeckung des Arbeitsraums der Maschine, Schutzbrille
• Splitter beim Bruch faserverstärkter Verbundwerkstoffe — Schutzabdeckung, Kontakt mit Faserbruchstücken vermeiden
• Ausstanzen und Bearbeiten der Probekörper — Werkzeugschutz, Absaugung von Kunststoff- und Verbundwerkstoffstaub
• Staub aus Glas- und Kohlenstoffverbundwerkstoffen reizt Haut und Atemwege — Handschuhe, Maske, Absaugung
• Bewegliche Klemmen der Maschine — während der Prüfung nicht zwischen die Klemmen greifen

Häufige Fragen