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Langzeitverhalten von spritzgegossenem Standard-Polystyrol - Einschnürungen

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Zunächst der Versuchsaufbau. Vorn links die Filmkamera. Im Hintergrund die horizontal angeordnete Zeitstand-Zugvorrichtung. Sie ist speziell für kinematographische Belange ausgelegt. Dahinter schließlich die Beleuchtungsquelle mit Polarisationsfilter. In die Klemmbacken der Zugvorrichtung werden die auf der Rückseite mattierten Schulterstäbe aus glasklarem Polystyrol eingespannt. Sie sind 3 mm dick und im Bereich der Meßlänge 10 mm breit. Im Material vorhandene ortsvariable molekulare Orientierungen, die durch den Spritzgießprozeß entstanden sind, haben doppelbrechende Eigenschaften und sind, bei polarisiertem Licht und im unbelasteten Zustand an den parabelförmigen Isochromaten deutlich zu erkennen. Bei Belastung überlagern sich zusätzlich spannungs-und deformationsbedingte Effekte. Die zeitabhängige Materialverformung wird mit Hilfe eines über der Probe angeordneten induktiven Wegaufnehmers und eines Schreibers registriert.
Sowohl Gleichmaßdehnung als auch inhomogene Deformation in Form einer Einschnürung wird gleichzeitig kinematographisch
bis zum Bruch dokumentiert. Gleichmaßdehnung und anschließend Einschnürung.
Dieser Film behandelt das für Standard-Polystyrol ungewöhnliche Phänomen der Einschnürung, das zunächst im
nicht polarisierten Durchlicht demonstriert werden soll. Mit einer 8600-fachen Zeitraffung wurde zunächst die lange Phase der Gleichmaßdehnung aufgenommen. Um die folgenden Veränderungen zeitlich besser auflösen zu können, wird die Zeitraffung auf das 180-fache verringert. Als erstes ist eine leichte Querschnittsminderung zu beobachten. Nach einer material- und belastungsspezifischen Inkubationszeit - hier etwa nach 44 Stunden - setzt in der Probenmitte nach Bildung von Scherbändern eine deutliche Scherdehnung ein. Sie führt zur Einschnürung, zu Normalspannungsanrissen und zum Bruch.
Im folgenden werden Versuche im
polarisierten Licht beobachtet, wobei die Spritztemperatur variiert wird; zunächst beträgt sie 180°C.
Im polarisierten Licht erkennt man an den Isochromaten, daß diese äußerst niedrige Spritztemperatur von 180°C extreme Orientierungsinhomogenitäten über Querschnitt und Längsachse der Probe zur Folge hat. Die hohe Isochromatendichte im Bereich der Spritzhaut belegt, daß hier während des Spritzgießprozesses besonders starke molekulare Orientierungen entstanden sind.
Belastungsbeginn. Bereits während der einleitenden Phase der Gleichmaßdehnung deutet sich der Bereich der späteren Einschnürung in Form einer Art Isochromatenquelle an. Leichte Querschnittsminderung. Scherbänder. Scherdehnung. Laterales Wachstum der Einschnürzone. Anrisse und schließlich der Bruch.
Wiederholung der Bruchphase mit zusätzlicher tricktechnischer Zeitdehnung. Anrisse und Bruch.
Auch hier sind gravierende Orientierungsunterschiede zwischen Spritzhaut und Probeninnerem entsprechend der Isochromatenanordnung erkennbar. Die höhere Spritztemperatur von 200ºC bewirkt jedoch in Stablängsachse eine deutlich gesteigerte Homogenität. Zunächst zwei Isochromatenquellen.
Sie vereinigen sich mit zunehmender Verformung und leiten die Einschnürung ein.
Bei tricktechnischer Zeitdehnung werden die einzelnen Phasen der inhomogenen Deformation besser aufgelöst. Leichte Querschnittsverminderung. Scherbänder. Einschnürung Anriß und Bruch.
Die Gesamtdehnung ist geringer als bei tieferer Spritztemperatur.
Bei einer Spritztemperatur von 220ºC geringere Orientierungsunterschiede. Entwicklung der Isochromatenquelle. Leichte Querschnittsverminderung. Scherbänder und Einschnürung.
Die Zeitdehnung verdeutlicht die enorme Zunahme der Isochromatendichte zur Einschnürung hin. Sie ist bedingt durch zusätzliche molekulare Orientierungen, hervorgerufen durch die Verformung des Materials. Anrisse und Bruch.
Reduzierte Länge der Einschnürung.
Bei einer Spritztemperatur von 240ºC nur noch mäßige Orientierungsunterschiede. Zunächst Gleichmaßdehnung, dann Ausbildung einer singulären Isochromatenquelle. Querschnittsverminderung. Scherbänder und Einschnürung.
Tricktechnische Zeitdehnung. Weitere Isochromatenquellen. Ein seitlicher Anriß leitet den Bruch ein.
Auf den Normalfall inhomogener
Deformationserscheinung in Polystyrol, nämlich die Bildung von Fließzonen, auch Crazes genannt, berichtet IWF-Film B 1613.
Computeranimation
Filmkamera
Langzeitverhalten
Material
Polystyrol
Computeranimation
Gleichmassdehnung
Deformation
Einschnürung
Computeranimation
Gleichmassdehnung
Bruch
Scherband
Computeranimation
Zugspannung
Computeranimation
Orientierung <Architektur>
Gleichmassdehnung
Bruch
Leichter
Scherband
Einschnürung
Bruch
Computeranimation
Zugspannung
Computeranimation
Deformation
Einschnürung
Bruch
Leichter
Deformation
Scherband
Einschnürung
Scherband
Leichter
Zugspannung
Einschnürung
Computeranimation
Bruch
Material
Deformation
Einschnürung
Scherband
Zugspannung
Einschnürung
Computeranimation
Bruch
Zugspannung
Computeranimation
Computeranimation
Baustoff
Massivbau
Vorlesung/Konferenz
Brandschutz
Computeranimation

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Langzeitverhalten von spritzgegossenem Standard-Polystyrol - Einschnürungen
Alternativer Titel Long-term Behaviour of Injection Moulded Standard Polystyrene - Necking
Autor Großkurth, Klaus Peter
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung - keine Bearbeitung 3.0 Deutschland:
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DOI 10.3203/IWF/B-1614
IWF-Signatur B 1614
Herausgeber IWF (Göttingen)
Erscheinungsjahr 1986
Sprache Deutsch
Produzent IWF
Produktionsjahr 1985

Technische Metadaten

IWF-Filmdaten Film, 16 mm, LT, 136 m ; F, 12 1/2 min

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Technik
Abstract Polystyrol-Schulterstäbe (DIN 53455 Nr. 3) werden unter Zugbelastung (46 h bis 177 h) in polarisiertem Licht und in Zeitraffung beobachtet, und zwar in Abhängigkeit von ihrer Spritztemperatur (180 bis 240°C). Durch bestimmte Belastungsverhältnisse erscheinen Gleichmaßdehnung und inhomogene Deformation in Form einer Einschnürung (siehe Film B 1613 über Fließzonenbildung).
Polystyrene shouldered rods (DIN 53455 No. 3) are observed under tensile strain (46 to 177 h) in polarised light and with time-lapse photography as a function of its injection temperature (180 to 240° C). As a result of specific loading conditions, elongation without necking and inhomogeneous deformation in the form of an elongation without necking (see Film B 1613 on crazing).
Schlagwörter Einschnürungen / Polystyrol
Polystyrol / Einschnürungen
polystyrene / necking
necking / polystyrene

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