Langzeitverhalten von spritzgegossenem Standard-Polystyrol - Einschnürungen

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Formal Metadata

Title
Langzeitverhalten von spritzgegossenem Standard-Polystyrol - Einschnürungen
Alternative Title
Long-term Behaviour of Injection Moulded Standard Polystyrene - Necking
Author
Großkurth, Klaus Peter
License
CC Attribution - NonCommercial - NoDerivatives 3.0 Germany:
You are free to use, copy, distribute and transmit the work or content in unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor.
DOI
IWF Signature
B 1614
Publisher
IWF (Göttingen)
Release Date
1986
Language
German
Producer
IWF
Production Year
1985

Technical Metadata

IWF Technical Data
Film, 16 mm, LT, 136 m ; F, 12 1/2 min

Content Metadata

Subject Area
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).
Keywords
Einschnürungen / Polystyrol
Polystyrol / Einschnürungen
polystyrene / necking
necking / polystyrene

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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.
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