Widerstandsfähigkeit gegen Durchdringung und Durchstich

Durchstoß- und Durchschlagfestigkeitsprüfungen sind unerlässlich, um zu beurteilen, wie gut ein Material der Kraft von scharfen, spitzen oder stumpfen Gegenständen widerstehen kann. Diese Prüfungen werden in der Technik, der Fertigung und der Materialwissenschaft eingesetzt, um sicherzustellen, dass Produkte unter realen Bedingungen zuverlässig funktionieren.

Sie sind entscheidend für die Qualitätssicherung und Sicherheitsvalidierung, insbesondere in Branchen, in denen Materialien in risikoreichen Umgebungen eingesetzt werden. Ob es darum geht, die Haltbarkeit von Verpackungen für medizinische Geräte zu gewährleisten, die Robustheit von Baumembranen zu überprüfen oder die Schutzeigenschaften von Sicherheitskleidung zu bestätigen - diese Tests helfen, Schwachstellen zu erkennen, bevor die Produkte auf den Markt kommen. Die Ergebnisse unterstützen die Materialauswahl, das Produktdesign und die Optimierung des Herstellungsprozesses.

Der Durchdringungswiderstand misst die Fähigkeit eines Materials, dem Eindringen einer Sonde oder eines Objekts unter Krafteinwirkung zu widerstehen, ohne zu reißen, zu brechen oder seine Funktionsfähigkeit zu verlieren.

Zu den Anwendungen gehören:

• Elastomerstopfen in pharmazeutischen Verpackungen, bei denen die Durchdringungsfestigkeit die Sicherheit und Verwendbarkeit beeinflusst
• Beton und Baumaterialien zur Bewertung der Beständigkeit gegenüber Werkzeugen oder Schutt
• Schutzmembranen für Dächer und Fußböden, um die Unversehrtheit während der Installation und Wartung zu gewährleisten

Bei der Prüfung wird eine Sonde mit kontrollierter Geschwindigkeit in die Probe gedrückt, bis sie an einem bestimmten Punkt versagt. Die daraus resultierenden Kraft-, Verschiebungs- und Energiedaten geben Aufschluss über das Verhalten des Materials unter konzentrierter Last.

Sondentypen und Anwendungen

• Kugelsonden - Simulieren den Kontakt mit einem stumpfen Gegenstand, wie er bei der Prüfung von weichen Materialien wie Gelen, Schäumen und Polsterschichten üblich ist
• Kegelsonden - üben eine Kraft über eine größere Fläche aus, geeignet für Böden, weiche Verbundstoffe und Elastomere
• Nadelsonden - üben eine stark lokalisierte Kraft aus und werden für die Prüfung der Nadelpenetration von Stopfen, Dichtungen und einigen medizinischen Geräten verwendet

Der Sondentyp hat zusammen mit der Geschwindigkeit und der angewandten Kraft einen erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse, weshalb eine Standardisierung für wiederholbare Prüfungen unerlässlich ist.

Die Durchstoßfestigkeit misst die Fähigkeit eines Materials, einer tatsächlichen Perforation zu widerstehen, die eine Beschädigung durch scharfe oder spitze Gegenstände simuliert.

Zu den Anwendungen gehören:

• Verpackungen für medizinische Geräte zur Gewährleistung der Sterilität und zum Schutz vor scharfen Gegenständen
• Schutzkleidung wie stichfeste Handschuhe und Schutzwesten
• Geotextilien und Baumembranen zum Schutz vor Beschädigungen durch eindringendes Geröll oder Gestein

Techniken für Durchstoßtests

• Hochgeschwindigkeits-Aufpralltests simulieren plötzliche Krafteinwirkungen, wie z. B. das Herabfallen von Werkzeugen oder den Aufprall von Trümmern
• Tests mit langsamer Geschwindigkeit üben eine gleichmäßige Belastung aus, um einen allmählichen Druck zu simulieren
• Scharfe Prüfspitzen simulieren das Eindringen von Stacheln oder Nadeln
• Abgerundete Prüfköpfe bewerten die Druckauswirkungen von stumpfen Gegenständen oder größeren Trümmern

Für dünne Folien können beispielsweise kleinere Sonden und hochpräzise Wegmessungen erforderlich sein, während für strapazierfähige Gewebe höhere Kraftbereiche von über 100 N erforderlich sein können.

• Medizinische Geräte - Sterilverpackungen und Schutzbarrieren müssen sowohl dem Eindringen als auch dem Durchstechen widerstehen, um die Sterilität und die Sicherheit der Patienten zu gewährleisten.
• Bauwesen - Dachbahnen, Beton und Bodenunterlagen müssen während der Installation und während ihrer gesamten Lebensdauer dem Eindringen von Werkzeugen und Schutt standhalten.
• Geotextilien - Sie werden im Bauwesen verwendet und müssen dem Eindringen von scharfen Gegenständen standhalten, um die Filter- und Trennleistung zu erhalten. Für diese Prüfung wird häufig ASTM D6241 angewendet.
• Schutzkleidung - Schutzwesten, Handschuhe und industrielle Arbeitskleidung werden Durchdringungs- und Durchstoßtests unterzogen, um die Einhaltung von Sicherheitsnormen wie ASTM F2132 zu bestätigen.

Internationale Normen stellen sicher, dass Penetrations- und Durchstoßprüfungen einheitlich durchgeführt werden, um zuverlässige und vergleichbare Ergebnisse zu erzielen.

Wichtige Beispiele sind:

• ASTM D3763 - Hochgeschwindigkeits-Durchstoßprüfung für Kunststoffe
• ASTM D4833 - Index Durchstoßfestigkeit von Dichtungsbahnen
• ISO 6603 - Schlagprüfung für Kunststoffe mittels Fallgewichtsdurchstoßung
• BS EN 14477 - Bestimmung der Durchstoßfestigkeit von Folien und Platten
• ASTM F2132 - Nadeldurchstichfestigkeit von Schutzkleidung

Durch die Einhaltung dieser Normen können die Hersteller nachweisen, dass ihre Produkte die Leistungs- und Sicherheitsanforderungen auf den verschiedenen Märkten erfüllen.

Mecmesin entwirft und produziert Testsysteme, die den ASTM-, ISO- und BS-Standards für Durchdringungs- und Durchstichfestigkeitstests entsprechen. Unser Equipment liefert akkurate, wiederholbare Ergebnisse für Materialien wie Filme, Folien, Verbundstoffe, Elastomere, medizinische Verpackungen und Bauprodukte.

Zu den technischen Vorteilen gehören:

• Systeme wie die OmniTest-, MultiTest-dV- und Vortex-Reihe, die eine Vielzahl von Kraftkapazitäten abdecken
• VectorPro-Software für detaillierte Datenerfassung, Analyse und Berichterstellung
• Konfigurierbare Prüfköpfe und Spannvorrichtungen zur Erfüllung der Standardanforderungen für Kugel-, Kegel- und Nadeleinstichprüfungen
• Fähigkeit sowohl für Hochgeschwindigkeits-Durchstichprüfungen als auch für Penetrationstests mit langsamer Geschwindigkeit
• Hochpräzise Kraftmessdosen für eine zuverlässige Kraft- und Energiemessung

Ein Hersteller von Geotextilien hat zum Beispiel Mecmesins Durchstichfestigkeitssystem integriert, um die Übereinstimmung mit ASTM D6241 zu verifizieren und so schnellere Testzyklen und eine verbesserte Wiederholbarkeit über mehrere Standorte hinweg zu erreichen.

Wenn Ihr Unternehmen Penetrations- und Durchstoßfestigkeitsprüfungen für die Einhaltung von Vorschriften, die Produktentwicklung oder die Qualitätskontrolle benötigt, sprechen Sie noch heute mit einem unserer technischen Experten. Wir können Ihnen die richtigen Geräte, Vorrichtungen und Prüfverfahren empfehlen, um sicherzustellen, dass Ihre Materialien die Leistungs- und Sicherheitsanforderungen mit Präzision und Wiederholbarkeit erfüllen.