Prüfung von Tafel- und Folienwerkstoffen
Kunststoffolien werden für die unterschiedlichsten Anwendungen verwendet: zum Beispiel in der Verpackungsindustrie, im Medizinbereich, für landwirtschaftliche Zwecke oder in der Bauindustrie, um nur einige zu nennen. Der große Bereich der Folienherstellung und der verfügbaren Weiterverarbeitungsmethoden führt zu sehr unterschiedlichen Anforderungen an die jeweils sinnvolle Prüfmethode.
Prüfeinrichtungen von Zwick sind für diese besonderen Anforderungen konstruiert und decken einen breiten Bereich der mechanischen Prüfungen ab. Fließprüfgeräte charakterisieren das Material im Wareneingang. Universal-Prüfmaschinen messen genaue und zuverlässige Werte der Spannungs-Dehnungseigenschaften, der Adhäsionskräfte zwischen zwei Schichten, Reibungskoeffizienten, Durchstoßwiderstand oder Biegeeigenschaften. Pendelschlagwerke dienen zur Bestimmung der Schlagzähigkeitswerte, typischerweise im Schlagzug-Versuch.
Nach ISO 527-3 und ASTM D 882 ist die übliche Probenform der Streifen. Diese Probenform kann auf einfache Weise mit einer Schneidpresse oder einem Folienschneidgerät hergestellt werden.
In der Qualitätskontrolle werden häufig Schulterproben verwendet. In diesem Fall wird ein direkt messender Längenänderungsaufnehmer benötigt, mit dem die Probendehnungen direkt an der Probe erfasst werden können.
Typische Prüfergebnisse sind Kenngrößen wie Streckspannung, Streckdehnung, Maximalspannung und nominelle Bruchdehnung.
Bei der Verwendung von Streifenproben sind die Ergebnisse der Bruchdehnung sowohl von der Probenform als auch von der Art der Probeneinspannung abhängig. Wir empfehlen den Einsatz von parallel spannenden Probenhaltern. Die Backeinsätze sollten so ausgeführt sein, daß ein Linienkontakt zwischen Klemmbacke und Probekörper vorliegt. | |
Diese Prüfung ist in der EN 14477 genormt und auch als „Parker Kugelschreiber Prüfung“ bekannt. Die Kenntnis der Durchstoßfestigkeit ist dann interessant, wenn die Folien als Verpackungsmaterial z.B. für Lebensmittel oder für scharfkantige Teile verwendet werden.
Bei dieser Prüfung wird eine streifenförmige Probe in der unteren Probenaufnahme eingespannt. Sie wird von oben mit einer auswechselbaren Messspitze durchstochen. Dabei wird die maximale Durchstoßkraft gemessen. | |
Reibungskoeffizienten (COF)
Die Ermittlung des Haft- und des Gleitreibungskoeffizienten ist besonders für Folienwerkstoffe interessant, die auf Verpackungs- und Druckmaschinen weiterverarbeitet werden. Die Reibungskoeffizienten geben Hinweise auf die Verarbeitbarkeit sowie auf die Oberflächenstruktur, die wiederum für die Bedruckbarkeit von Bedeutung ist. | |
Weiterreiß-, Schäl- und Adhäsionseigenschaften
Weiterreißprüfungen dienen häufig zur Beurteilung des Verhaltens einer Folie, die durch einen Anriss vorgeschädigt ist. Dazu werden so genannte Winkel-Hosen oder Trapezproben verwendet, die mit einem definierten Einschnitt versehen sind.
90° oder 180° Schälversuche werden zum Beispiel zur Beurteilung der Adhäsionskräfte zwischen verschiedenen Schichten bei Verbundfolien, zur Charakterisierung des Klebvermögens von Klebebändern oder zur Beurteilung von Schweißverbindungen verwendet. | |
Bestimmung der Schmelzindexwerte
Fließprüfgeräte liefern Standardwerte für den Schmelzindex (MFR) und den Volumen-Fließindex (MVR) von thermoplastischen Kunststoffen. Die wichtigsten Normen sind ISO 1133 und ASTM D 1238.
Zwick stellt sowohl einfache Fließprüfgeräte nach Verfahren A als auch Geräte mit automatischer Wegmessung her, mit denen Prüfungen nach Verfahren A und B möglich sind.
Verfahren A
Ein Fließprüfgerät des Typs Zwick 4100 besteht aus einem Prüfkanal, der exakt auf die vorgewählte Prüftemperatur geheizt wird, einer Düse mit genormtem Durchmesser und einem Prüfkolben mit oben aufgesetztem Gewichtsstück. Das zu prüfende Material wird in den Prüfkanal eingefüllt. Nach einer festgelegten Vorheizzeit wird es durch die Kraft der aufgelegten Masse durch die Düse extrudiert. Der extrudierte Strang wird in konstanten Zeitintervallen abgeschnitten und gewogen. Das Ergebnis ist der Schmelzindex (MFR), der sich aus der extrudierten Masse pro 10 Minuten errechnet. | |
Dieses Verfahren wird in ISO 8256 sowie in ASTM D 1822 beschrieben, wobei zwei Verfahren möglich sind. Bei Verfahren A wird ein Schulterstab an einem Ende in die Einspannvorrichtung eingelegt. Am anderen Probenende wird ein Querjoch fixiert. Während der Prüfung nimmt der Pendelhammer das Querjoch mit und belastet den Probekörper in Zugrichtung bis zum Bruch. Ein Teil der potentiellen Schlagarbeit des Pendelhammers wird verbraucht, um das Querjoch in Bewegung zu setzen. Ein anderer Teil dieser Schlagarbeit wird von der Verformung des Probenkörpers verbraucht. Prüfergebnisse aus Prüfungen mit der gleichen Pendel-Joch-Kombination sind direkt vergleichbar. Für verschiedene Kombinationen legen die Normen Korrekturverfahren fest, die eine annähernde Vergleichbarkeit ermöglichen. | |
