Table Of ContentDeformation und Bruchverhalten
von Kunststoffen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Wolfgang Grellmann Sabine Seidler
Herausgeber
Deformation
und Bruchverhalten
von Kunststoffen
Mit 370 Abbildungen und 44 Tabellen
Springer
Herausgeber
Professor Dr. Wolfgang Grellmann
FB Werkstoffwissenschaften
Martin- Luther-Universität Halle-Wittenberg
D-06099 Halle
Professor Dr. Sabine Seidler
Institut für Werkstoffkunde und Materialprüfung
Technische Universität Wien
Karlsplatz 13
A-I040 Wien, Österreich
Vortragstexte eines Problemseminars des Instituts für Polymerwerkstoffe e. v. an der Martin
Luther-Universität Halle-Wittenberg unter der Leitung von Prof. Dr. W. Grellmann, Merseburg.
Die einzelnen Beiträge von Teilnehmern des Problemseminars wurden in diesem Buch in
haltlich unverändert in der von den Autoren zur Verfügung gestellten Fassung veröffentlicht.
Das Layout dieser Beiträge wurde von den Herausgebern entsprechend dem Gesamtanliegen
des Buches weitgehend textlich und graphisch einheitlich gestaltet.
Deutsche Bibliothek - Einheitsaufnahme
Deformation und Bruchverhalten von Kunststoffen/Hrsg.:
Wolfgang Grellmann; Sabine Seidler. - Berlin; Heidelberg; New
York; Barcelona; Budapest; Hongkong; London; Mailand; Paris;
Singapur; Tokio: Springer, 1998
ISBN 978-3-642-63718-6 ISBN 978-3-642-58766-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-58766-5
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1998
Softcover reprint of the hardcover Ist edition 1998
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Umschlaggestaltung: Atelier Struve & Partner, Heidelberg
Satz: Reproduktionsfertige Vorlagen der Herausgeber
SPIN: 10653847 57/3142 - 5 4 3 2 10-Gedruckt auf säurefreiem Papier
Vorwort
Der vorliegende Statusreport zum Deformations- und Bruchverhalten polymerer
Werkstoffe wurde auf der Basis uberarbeiteter Vortragstexte des 6. Problemsemi
nars "Deformation und Bruchverhalten von Kunststoffen" und unter Berucksichti
gung zusatzlieher Einzelbeitrage verfaBt.
Die Herausgeber und Autoren haben sieh bemUht, den Kenntnisstand auf dem
Gebiet der Technischen Bruchmechanik der Kunststoffe und Werkstoffverbunde
aus der Sieht ihrer aktuellen Forschungsarbeiten darzustellen. Durch die Aufnahme
zusatzlicher Beitrage zu den Problemkreisen Bewertung der Zahigkeitseigenschaf
ten von Kunststoffen mit bruchmechanischen Kennwerten, approximative Metho
den der Kennwertermittlung, Quantifizierung von Morphologie-Eigenschafts
Korrelationen und Einsatz- und Anwendungsgrenzen solI der derzeitige Erkennt
nisstand moglichst umfassend dargestellt werden.
Mit dem Problemseminar, das im zweijahrigen Rhythmus stattfmdet, wird das
Anliegen verfolgt, die Fortschritte in der Grundlagenforschung und in der ange
wandten Forschung auf dem Gebiet des Verformungs- und Bruchverhaltens von
Kunststoffen, Verbundwerkstoffen und Werkstoffverbunden aufzuzeigen. Dazu
dienen Ubersiehtsvortrage, Kurzvortrage und Diskussionsrunden sowie eine Gera
teprasentation fur die Gebiete der zerstOrenden und zerstOrungsfreien Werkstoff
prufung. Besondere Schwerpunkte stellen dabei die
• Zahigkeitscharakterisierung von Kunststoffen mit Hilfe bruchmechanischer
Konzepte,
• Morphologie-Eigenschafts-Korrelationen,
• Hybride Methoden der Kunststoffprufung und Kunststoffdiagnostik,
• Technologische Prufverfahren zur Prufung von Bauteilen und Konstruktionen,
• Biokompatible Werkstoffe und medizinische Implantate,
• Einsatz-und Anwendungsgrenzen von Kunststoffen
dar.
Damit solI ein Beitrag zum gegenwlirtigen Verstandnis der Probleme des Fach
gebietes zwischen Fachkollegen an UniversitatenIHochschulen und der Kunststoff
industrie geleistet werden.
VI Vorwort
HerzIicher Dank gilt allen Mitautoren sowie den Mitarbeitem der Institute fUr
Werkstoffwissenschaft und Polymerwerkstoffe e.V. des Fachbereiches Werk
stoffwissenschaften der Martin-Luther-Universitlit Halle-Wittenberg und den Mit
arbeitem des Institutes ftlr Werkstoftkunde und Materialpriifung der Technischen
Universitlit Wien, die durch ihre bereitwillige Mitwirkung und Einsatzbereitschaft
die Herausgabe des Buches ermOglicht haben.
Zu besonderem Dank sind die Herausgeber Herm Dr. Christian Bierogel, Insti
tut ftlr Werkstoffwissenschaft, fUr die umfassende Mitarbeit und kritischen Hin
weise verpflichtet.
FOr die technische Ausgestaltung des Manuskriptes danken wir Frau Dipl.-Ing.
Katrin Reincke und Herm Dipl.-Phys. Wolfgang Hesse sowie dem Springer
Verlag ftlr die entgegenkommende Zusammenarbeit.
Sabine Seidler, Wien Wolfgang Grellmann, Merseburg
Februar 1998
In
haltsverzeichn is
Verzeichnis der Beitragsautoren XIII
Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen XIX
Abkurzungsverzeichnis XXIX
A Zihigkeitscharakterisierung
mit Hilfe bruchmechanischer Konzepte
A 1 Stand und Entwicklungstendenzen
Neue Entwicklungen bei der bruchrnechanischen Zlihigkeitsbewertung
von Kunststoffen und Verbunden
W. Grellmann.......... ................................................. .............................. 3
JTrKonzept und dissipative Energien am RiB
P. Will.................................................................................................... 27
A 2 Experimentelle Methoden
Bruchrnechanische MeBmethoden filr Polymere
F. Ramsteiner, W. Schuster, S. Forster................................................... 35
EinfluB von Prtlfkorpergeometrie und Beanspruchungsbedingungen
auf das RiBwiderstandsverhalten von PVC und PP
W. Grellmann, S. Seidler, K. Jung, M Che,1. Kotter............................. 55
Prozedur zur Ermittlung des RiBwiderstandsverhaltens
mit dem instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch
W. Grellmann, S. Seidler, W. Hesse....................................................... 75
Experimentelle Methoden zur Charakterisierung des Bruchverhaltens
von HDPE-Rohren
E. Nezbedova, J. Kucera........................................................................ 91
vm
Inhaltsverzeichnis
Die mechanische Charakterisierung von Polymeren und verstlirkten
Polymeren - Experimentelle Probleme und theoretische Hintergriinde
A. Bauer, J. Ganster.............. .......... ....................................................... 99
A 3 Alternative Methoden
Approximative Methoden zur Beschreibung des RiBwiderstands
verhaltens im instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch
S. Seidler................ ......................... ..... ........... .... .................................. 109
Anwendung der Normalisierungsmethode zur Ermittlung
von RiBwiderstandskurven an amorphen PVC-Werkstoffen
M Che, S. Seidler, W. Grellmann.......................................................... 125
Berechnung von J-R-Kurven aus Kraft-Durchbiegungs-Diagrammen
auf Basis des Gelenkprufkorpers
R. Steiner, W. Grellmann........................................................................ 137
J-Tr und 0 -Ta-Stabilitiitsdiagramme als Grundlage
einer altemativen Methode zur Ermittlung von Instabilitiitswerten
aus RiBwiderstandskurven
R. Lach, W. Grellmann........................................................................... 145
B Morphologie-Eigenschafts-Korrelationen
B 1 Homopolymerisate
Ubermolekulare Struktur und mechanische Eigenschaften
von isotaktischem Polypropylen
M Raab, J. Kotek, J. Baldrian, W. Grellmann....................................... 157
Bruchverhalten und Morphologie von HDPE-Werkstoffen
H. Beerbaum, W. Grellmann.......... ..... ...... ............................................. 165
Zlibigkeits-und Relaxationsverhalten von PMMA, PS und PC
W. Grellmann, R. Lach............ ......... ... ................................................... 179
Crazing in amorphen Polymeren - Entstehung und Wachstum
fibrilUirer Crazes in der Nabe der Glasiibergangstemperatur
M Enj3len, G. Schulze, G. H. Michler.. ..................... ... .......................... 191
EinfluB der Temperatur und der Feuchtigkeit
auf das Zlihigkeitsverhalten von Polyamid
B. Langer, S. Seidler, W. Grellmann.............. ................. ........... .... ........ 201
Inhaltsveneichnis IX
B2 Blends
Zusammenhang zwischen Bruchverhalten und Morphologie
von PEIPP-Blends
U. Niebergall, J. Bohse, S. Seidler, W. Grellmann...... ........................... 221
EinfluB von Modifikatorkonzentration und PrUftemperatur
auf das nthigkeitsverhalten von modifizierten Polyamiden
l. Zwanzig, S. Seidler, W. Grellmann..................................................... 235
Morphologie und Zahigkeit von PPIEPR-Blends
T. Koch, S. Seidler, K. Jung, W. Grellmann........................................... 247
B 3 Copolymerisate
Anwendung bruchmechanischer WerkstoffkenngroBen
zur Optimierung des Zahigkeitsverhaltens
von polymeren Mehrphasensystemen mit PP-Matrix
S. Seidler, W. Grellmann........................................................................ 257
Bruchmechanische Zahigkeitsbewertung
des Rillinitiierungs-und RiBausbreitungsverhaltens
von Ethylen-Propylen-Random-Copolymerisaten
T. Casar, S. Seidler, W. Grellmann........................................................ 271
Rillzahigkeitsverhalten von ABS-Werkstoffen
R. Lach, W. Grellmann, P. Kruger.............................. ............ ............... 285
ABS - SprOdbruch-Untersuchungen
der Morphologie-Versagens-Beziehung
B. M6ginger, G. H Michler, H-C. Ludwig............................................ 301
C Hybride Methoden der Kunststoffprufung
und Kunststoffdiagnostik
Neue Moglichkeiten der zerstorungsfreien Charakterisierung
von Polymeren
L. Diener, G. Busse................................................................................ 321
Ennittlung des lokalen Defonnationsverhaltens von Kunststoffen
mittels Laserextensometrie
C. Bier6gel, W. Grellmann..................................................................... 331
X Inhaltsverzeichnis
o
Technologische Prufverfahren
Einsatzgrenzen von Kunststoffen und deren Verbunden
unter Reibungs-und VerschleiBbedingungen
K. Friedrich, P. Reinicke........................................................................ 347
Modifizierung von Polymerwerkstoffen mit amorphem Kohlenstoff
zur Optimierung des Reibungsverhaltens
1. Hyla, J. Myalski, W. Grellmann.......................................................... 361
Mechanisches Schwingungsverhalten einer CFK -Verdichterschaufel
W. Grellmann, R. Steiner, 1. Kotter, M Neitzel, M Maier,
K. v. Diest............................................................................................... 371
E Biokompatible Werkstoffe
und medizinische Implantate
Polymere Werkstoffe in der orthopadischen Gelenkchirurgie
J. Brandt, H Reichel, W. Hein........................................ ....................... 383
Werkstoffparameter von funktionellen Prothesen
im HNO-Bereich bei fortschreitender Degradation
E.-J. Haberland, K. Neumann, A. Berghaus, 1. Zwanzig, K. Jung......... 393
Mikrobielle Korrosion von pharyngo-trachealen Shuntventilen
1. SebovQ, E.-J. Haberland, A. Stiefel..................................................... 401
Werkstoff-und Deformationsverhalten von Stimmprothesen -
Sensibilitiit mechanischer Priifverfahren
C. Bier6gel, 1. Zwanzig, W. Grellmann, E.-J. Haberland..................... 411
F Spezielle Werkstoffe
RiBinitiierung, VerschleiB und molekulare Struktur
von gefiillten Vulkanisaten
T. Casar, W. Grellmann, G. Heinrich..................................................... 419
Charakterisierung des Deformationsverhaltens
von modifiziertem Polymerbeton
H Wehner, W. Grellmann, T. Hildebrandt............................................. 433
