Definition
Die Spannungsrissbeständigkeit (englisch: Environmental Stress Cracking Resistance, ESCR) beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Kunststoffs gegen Rissbildung unter dem kombinierten Einfluss von mechanischer Spannung und chemisch aggressiven Medien.
Kernaussage: Spannungsrisskorrosion ist eine der häufigsten Versagensursachen bei Kunststoffbauteilen - sie tritt oft unerwartet auf, da weder die mechanische Belastung noch das Medium allein zu Schäden führen würden.
Normen und Standards
| Norm | Anwendungsbereich |
|---|---|
| DIN EN ISO 22088 | Kunststoffe - Beständigkeit gegen Spannungsrissbildung (ESC) |
| DIN EN ISO 16770 | PE-Rohre - FNCT (Full Notch Creep Test) |
| DIN EN ISO 4599 | Kunststoffe - Biegestreifenverfahren |
| ASTM D1693 | Spannungsrissbildung bei Ethylenkunststoffen |
Mechanismus der Spannungsrissbildung
Ablauf der Schädigung
- Phase 1: Medium dringt in oberflächennahe Bereiche ein
- Phase 2: Lokale Erweichung durch Quellung
- Phase 3: Bildung von Mikrorissen (Crazes)
- Phase 4: Wachstum zu makroskopischen Rissen
- Phase 5: Spröder Bruch
Achtung: Spannungsrisse treten typischerweise an Stellen mit Eigenspannungen auf - Schweißnähte, Anspritzpunkte und scharfe Kanten sind besonders gefährdet.
Prüfverfahren
Biegestreifenverfahren (ISO 4599)
- Prinzip: Gebogene Probe in aggressivem Medium
- Randfaserdehnung: 0,5% bis 2,5%
- Bewertung: Zeit bis zur Rissbildung
FNCT-Test (Full Notch Creep Test)
- Anwendung: PE-Rohrmaterialien
- Prinzip: Gekerbte Probe unter Zuglast in Tensidlösung
- Temperatur: Typisch 80°C oder 95°C
Empfindliche Kunststoffe
| Kunststoff | Kritische Medien | Beständigkeit |
|---|---|---|
| PS, SAN | Alkohole, Ester, Ketone | Sehr empfindlich |
| ABS | Alkohole, Aromaten | Empfindlich |
| PC | Alkohole, Alkalien | Empfindlich |
| PE-HD | Tenside, Öle | Mäßig empfindlich |
| PP | Tenside, Oxidationsmittel | Mäßig beständig |
| POM | Starke Säuren | Gut beständig |
Gegenmaßnahmen
- Werkstoffauswahl: ESCR-optimierte Typen (z.B. PE 100-RC)
- Konstruktion: Scharfe Kanten vermeiden
- Verarbeitung: Eigenspannungen minimieren (Tempern)
- Oberflächenschutz: Beschichtungen als Barriere