Trapezförmiger Riss

Die trapezförmige Reißprüfung ist ein mechanisches Verfahren zur Bestimmung der Reißfestigkeit von flexiblen Flächengebilden. Sie wird am häufigsten bei gewebten und nicht gewebten Stoffen, Kunststofffolien, Laminaten, Geotextilien und ähnlichen Materialien angewendet, bei denen die Reißfestigkeit ein wichtiger Leistungsfaktor ist.

Für die Prüfung wird eine Probe in Form eines Trapezes vorbereitet, das in der Mitte einen vorgeschnittenen Schlitz aufweist, der als Spannungskonzentrator dient. Die Probe wird in die Spannzeuge einer Zugprüfmaschine eingespannt und mit einer konstanten Geschwindigkeit auseinandergezogen. Die Kraft, die erforderlich ist, um den Riss vom Schlitz durch das Material weiterzuleiten, wird gemessen und ergibt einen quantifizierbaren Wert für die Reißfestigkeit.

Dieser Wert ermöglicht es Ingenieuren und Qualitätsfachleuten, Materialien zu vergleichen, anhand von Industrienormen zu validieren und zu bestätigen, dass die Produkte die Anforderungen der vorgesehenen Anwendungen erfüllen können. Normen wie ASTM D4533 für Geotextilien und DIN 53363 für Kunststofffolien definieren die Probengeometrie, die Schlitzlänge und die Prüfparameter, um Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.

DieReißfestigkeit ist ein entscheidendes Maß für die Haltbarkeit eines Materials, insbesondere bei Anwendungen, bei denen das Material Einstichen, Schnitten oder wiederholten Belastungen ausgesetzt sein kann. Ist die Reißfestigkeit unzureichend, kann das Produkt vorzeitig versagen, was die Leistung, Sicherheit und Einhaltung der Spezifikationen beeinträchtigt.

Zu den Branchen, in denen die trapezförmige Weiterreißprüfung weit verbreitet ist, gehören:

• Geotextilien - Sicherstellung, dass Gewebe, die zur Bodenstabilisierung, Drainage und zum Erosionsschutz verwendet werden, während der Installation und im Betrieb nicht reißen.
• Wasserdichte Membranen - Bestätigung, dass Dach- und Dichtungsmembranen mechanischen Belastungen standhalten, ohne ihre Integrität zu verlieren.
• Autotextilien - Prüfung von Sitzbezügen, Airbag-Materialien und Innenraumtextilien auf Reißfestigkeit unter Betriebsbelastung.
• Verpackungen - Messung der Reißfestigkeit von Kunststofffolien, gewebten Säcken und Verpackungen auf Papierbasis zur Vermeidung von Rissen bei der Handhabung.
• Bauprodukte - Bewertung der Reißfestigkeit von Dampfsperren, Isolierverkleidungen und Schutzhüllen.

Im Tiefbau müssen beispielsweise Geotextilien, die unter schweren Maschinen installiert werden, während des Einbaus und der Verdichtung reißfest sein, um ihre Leistungsfähigkeit zu erhalten.

Eine Standard-Trapezrissprüfung folgt einem einheitlichen Ablauf:

• Probenvorbereitung - Das Material wird in eine trapezförmige Form geschnitten, wie sie in der entsprechenden Norm festgelegt ist. In der Mitte der kürzeren parallelen Seite wird ein kurzer Schlitz angebracht, um einen einheitlichen Ausgangspunkt für den Riss zu schaffen.
• Einspannen der Probe - Die Probe wird in die Spannzeuge der Zugprüfmaschine eingespannt. Die Ausrichtung ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Last gleichmäßig aufgebracht wird.
• Aufbringen der Spannung - Die Probenhalter werden mit einer konstanten Geschwindigkeit getrennt, so dass sich der Riss vom Schlitz zur gegenüberliegenden Seite des Trapezes ausbreitet.
• Messung von Kraft und Verschiebung - Die Kraft, die erforderlich ist, um den Riss auszulösen und aufrechtzuerhalten, wird zusammen mit der Verschiebung, bei der der Riss auftritt, aufgezeichnet.
• Datenanalyse - Spitzenwert der Reißkraft, durchschnittliche Kraft und Schwankungen in der Ausbreitung werden berechnet.

Typische Prüfgeschwindigkeiten werden entsprechend der verwendeten Norm festgelegt, zum Beispiel 100 mm/min in ASTM D4533. Die Prüfungen können manuell oder mit automatisierten Systemen durchgeführt werden, wobei die Automatisierung eine größere Wiederholbarkeit bietet, da die Variabilität des Bedieners entfällt.

Speziell angefertigte Zugtester

Mecmesins OmniTest- und MultiTest-dV-Systeme wurden entwickelt, um trapezförmige Reißtests nach internationalen Standards wie ASTM D4533, DIN 53363 und BS EN 12310-2 durchzuführen. Diese Systeme können für Lastkapazitäten von 1 kN bis 50 kN konfiguriert werden und eignen sich somit für eine Vielzahl von Materialien.

Flexible Spannvorrichtungen und Greifer

Es sind austauschbare pneumatische und mechanische Spannzeuge erhältlich, die die Proben sicher und ohne Verrutschen oder Verformung halten. Ein gleichmäßiger Klemmdruck ist entscheidend, um ein vorzeitiges Reißen oder eine ungleichmäßige Ausbreitung zu verhindern.

Präzise Messung

Hochauflösende Kraftmessdosen und genaue Wegmesssysteme ermöglichen eine präzise Bestimmung der Kräfte, die den Riss einleiten und ausbreiten, mit einer Auflösung von 0,001 N in Systemen mit geringerer Kapazität.

Automatisierte Analyse

Die VectorPro-Software bietet vorprogrammierte Routinen für trapezförmige Risse, automatische Berechnung von Spitzen- und Durchschnittskräften, Speicherung der Ergebnisse und Export für die Berichterstellung. Die Prüfparameter und Vorlagen können an die spezifischen Anforderungen der Qualitätskontrolle oder der Forschung und Entwicklung angepasst werden.

Unterstützung und Anwendungsexpertise

Mecmesin bietet Installation, Bedienerschulung, Kalibrierung und kundenspezifisches Spannzeugdesign an, um spezielle Industrieanforderungen zu erfüllen.

Dieses Verfahren ist in mehreren internationalen Normen definiert, die die Abmessungen der Proben, die Spaltlänge und die Prüfgeschwindigkeit festlegen. Die am häufigsten verwendeten Normen sind:

• ASTM D4533 - Geotextilien, Prüfung mit konstanter Dehnungsrate.
• DIN 53363 - Folien und dünne flexible Bahnen.
• BS EN 12310-2 - Abdichtungsmembranen für Bedachungen und Verkleidungen.
• ASTM D5587 - Gewebte Stoffe.

Die Wahl der richtigen Norm ist entscheidend für die Einhaltung vertraglicher und gesetzlicher Anforderungen.

Die Testergebnisse geben in der Regel die Spitzenreißkraft in Newton an, manchmal auch die durchschnittliche Kraft während der Ausbreitung. Ingenieure nutzen diese Daten, um:

• Materialien auf ihre Eignung für eine bestimmte Anwendung zu vergleichen.
• Die Konsistenz zwischen verschiedenen Produktionschargen zu überwachen.
• Versagensarten wie sprödes Reißen oder allmähliches Ausreißen der Fasern zu erkennen.
• Die Einhaltung von Spezifikationen zu überprüfen.

In der Qualitätskontrolle kann eine geringer als erwartete Reißfestigkeit auf Defekte, Rohstoffschwankungen oder Probleme bei der Verarbeitung hinweisen.

Welche Materialien können geprüft werden?

Jedes flexible Folienmaterial, einschließlich Textilien, Vliesstoffe, Folien, Laminate und Membranen.

Wird die Probe durch den Test beschädigt?

Ja, die Prüfung ist zerstörend und die Proben können nicht wiederverwendet werden.

Warum ist die Ausrichtung wichtig?

Eine falsche Ausrichtung kann zu ungleichmäßigem Reißen und ungenauen Ergebnissen führen.

Kann der Test automatisiert werden?

Ja, automatisierte Systeme verbessern die Wiederholbarkeit und Geschwindigkeit.

Wie oft sollten die Geräte kalibriert werden?

Befolgen Sie die internen Qualitätsverfahren oder die geltenden Industrienormen, um die Genauigkeit zu erhalten.

Wie viele Wiederholungen werden getestet?

Die meisten Normen schreiben mindestens fünf Wiederholungen pro Materialart vor, um die statistische Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Wie lange dauert ein Test?

Die Prüfung einer einzelnen Probe dauert in der Regel weniger als eine Minute, sobald sie montiert ist.

Die Auswahl des richtigen Trapeztestaufbaus erfordert ein Verständnis sowohl des Materials als auch der relevanten Standards. Mecmesins Anwendungsingenieure können dabei helfen, das richtige Testgerät, die richtigen Greifer und die richtige Software zu spezifizieren, sowie Training und Unterstützung für akkurate, wiederholbare Ergebnisse zu bieten. Ob für die Forschung, die Produktentwicklung oder die Qualitätssicherung, die Beratung durch Experten stellt sicher, dass das Testen von trapezförmigen Rissen aussagekräftige Daten für die Bewertung der Materialleistung liefert.