Flügelriss (Winkelmann/Graves)

Die Prüfung der Reißfestigkeit ist eine wichtige mechanische Eigenschaft für flexible Materialien wie Kunststoffe, Elastomere, beschichtete Gewebe und Textilien. Sie bewertet, wie gut ein Material der Entstehung und Ausbreitung eines Risses widersteht, sobald ein Schnitt oder ein Defekt aufgetreten ist. Diese Eigenschaft ist für die Gewährleistung von Haltbarkeit, Sicherheit und Leistung von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn die Materialien während des Gebrauchs mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.

Eine weit verbreitete Methode zur Messung der Reißfestigkeit ist die Flügelreißprüfung, auch bekannt als Winkelmann- oder Graves-Methode. Bei diesem Verfahren wird eine speziell geformte Probe verwendet, um einen gleichmäßigen Weiterreißweg zu schaffen, der zuverlässige und wiederholbare Ergebnisse für die Qualitätskontrolle, die Produktentwicklung und die Einhaltung internationaler Normen liefert.

Die Flügelreißprüfung ist eine auf Zug basierende Methode für flexible Materialien, bei der eine flügelförmige Probe einer kontrollierten Kraft ausgesetzt wird, bis sie reißt. Die Probenform, entweder die klassische Winkelmann-Sichel oder die 90-Grad-Konfiguration von Graves, stellt sicher, dass der Riss an einer präzisen Stelle beginnt und sich entlang eines vorhersehbaren Pfades ausbreitet.

Diese Methode ist besonders effektiv für:

• Kunststofffolien und -platten, wo kleine Defekte unter Belastung schnell wachsen können
• Elastomere, bei denen sowohl die Zähigkeit als auch die Flexibilität bewertet werden müssen
• Textilien und beschichtete Gewebe, bei denen die Reißfestigkeit zur Langlebigkeit des Produkts beiträgt

Der Hauptunterschied zwischen der Winkelmann- und der Graves-Variante liegt in der Probengeometrie. Bei der Graves-Methode wird ein symmetrischer 90-Grad-Winkelschnitt verwendet, um zwei Flügel zu erzeugen, während bei der Winkelmann-Methode eine abgerundete Halbmondform verwendet wird. In beiden Fällen wird an der schmalsten Stelle ein Riss erzeugt, der eine gleichmäßige Spannungsverteilung gewährleistet.

Reißfestigkeit ist mehr als ein Qualitätsmaßstab, sie ist ein Garant für Leistung und Sicherheit. Eine niedrige Reißfestigkeit kann zu einem vorzeitigen Versagen führen, was Sicherheitsrisiken mit sich bringt, den Abfall erhöht und kostspielige Rückrufe zur Folge hat.

Zu den Branchen, in denen die Prüfung der Reißfestigkeit von entscheidender Bedeutung ist, gehören:

• Verpackungen, wo Folien, Beutel und Umhüllungen während der Handhabung und des Transports reißfest sein müssen
• Automobilindustrie, wo Innenraummaterialien und Elastomerdichtungen langfristig haltbar sein müssen
• Textilien und Bekleidung, wo Schutzkleidung und Outdoor-Ausrüstung unter Belastung intakt bleiben müssen
• Gummiprodukte, bei denen Dichtungen, Membranen und Dichtungen der Ausbreitung von Rissen widerstehen müssen
• Bauwesen, wo Membranen und Barrieren den Umweltbelastungen über einen längeren Zeitraum standhalten müssen

Durch die Quantifizierung der Reißfestigkeit können Hersteller Designs validieren, geeignete Materialien auswählen, vertragliche Spezifikationen erfüllen und die Einhaltung einschlägiger Normen nachweisen.

Probengeometrie und -vorbereitung

Die Genauigkeit der Prüfung beginnt mit der richtigen Probenvorbereitung. Für Flügelrissprüfungen werden die Proben in Formen mit zwei vorstehenden Flügeln geschnitten, die durch einen schmalen mittleren Bereich verbunden sind, in dem der Riss beginnt.

Zu den wichtigsten Aspekten gehören:

• Geometrie, Graves- (90-Grad) oder Winkelmann-Form (halbmondförmig), je nach geforderter Norm
• Abmessungen, Zuschnitt auf standardisierte Größen für einen einheitlichen Vergleich zwischen verschiedenen Labors
• Konditionierung, Aufrechterhaltung einer definierten Temperatur und Luftfeuchtigkeit vor der Prüfung, um die Variabilität zu minimieren
• Einkerben, Hinzufügen einer kleinen vorgestanzten Kerbe an der schmalsten Stelle, um einen einheitlichen Startpunkt für den Riss zu gewährleisten

Die korrekte Vorbereitung ist entscheidend, da jede Abweichung zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung führen und die Ergebnisse verfälschen kann.

Aufbau der Ausrüstung und Verfahren

Die Rissprüfung an den Flügeln wird auf einer Zugprüfmaschine durchgeführt, die mit Spannzeugen ausgestattet ist, um jeden Flügel der Probe sicher zu halten.

Ein typisches Verfahren umfasst:

• Symmetrisches Einspannen der Probe in die Klemmen, um Torsionskräfte zu vermeiden
• Einstellung der Traversengeschwindigkeit entsprechend der geltenden Norm, z. B. 250 mm/min für Kunststoffe gemäß ASTM D1004
• Auslösen des Risses während der Bewegung der Traverse, wodurch die Flügel auseinandergezogen werden
• Aufzeichnung der für die Ausbreitung des Risses erforderlichen Spitzenkraft
• Aufzeichnung der Kraft-Ausdehnungsdaten für eine detaillierte Analyse

Eine genaue Ausrichtung ist von entscheidender Bedeutung, da selbst geringe Ausrichtungsfehler die Ergebnisse verfälschen können. Digitale Steuersysteme sorgen für konstante Geschwindigkeit und präzise Kraftmessung.

Präzisionstests für Plastik, Textilien und Gummi

Mecmesins Zugtest-Rahmen wurden entwickelt, um eine große Bandbreite an flexiblen Materialien zu verarbeiten, von dünnen Plastikfolien bis hin zu dicken beschichteten Stoffen und Elastomerplatten. Hochauflösende Kraftmesszellen bieten Genauigkeit sowohl für Materialien mit geringer als auch mit hoher Reißfestigkeit, während die Traversengeschwindigkeiten so konfiguriert werden können, dass sie den Anforderungen bestimmter ASTM- oder ISO-Methoden entsprechen.

Übereinstimmung mit internationalen Standards

Mecmesins Systeme erfüllen die Anforderungen der wichtigsten Reißfestigkeitsstandards, darunter:

• ASTM D1004, Graves Reißmethode für Plastikfolien und -blätter
• ASTM D624, Reißfestigkeit von vulkanisierten oder thermoplastischen Elastomeren
• ASTM D751, Reißfestigkeitsprüfung für beschichtete Gewebe
• ISO 13937-3, Flügelreißverfahren für Textilien

Konfigurierbare Vorrichtungen und Greiferlösungen

Spezialisierte Griffe halten flügelförmige Proben sicher, ohne dass sie verrutschen oder die Oberfläche beschädigt wird. Mecmesin bietet eine Reihe von Spannzeugen an, um Variationen in der Dicke, dem Finish und den Compliance-Anforderungen zu berücksichtigen.

Software-gesteuerte Tests und Berichte

Die VectorPro-Software erlaubt es den Bedienern,:

• Testsequenzen für Wiederholbarkeit zu automatisieren
• Aufzeichnung und Anzeige von Kraft-Dehnungs-Kurven
• Automatische Berechnung der Spitzenreißkraft und anderer Messwerte
• Exportieren von Daten für Qualitätssicherung, F&E und Compliance-Dokumentation

Während das Grundprinzip der Flügelrissprüfung gleich bleibt, schreibt jede Norm spezielle Probenformen, Kerbgrößen und Prüfgeschwindigkeiten vor. Durch die Einhaltung dieser Anforderungen wird sichergestellt, dass die Ergebnisse gültig und vergleichbar sind.

Zu den gängigsten Normen gehören:

• ASTM D1004, Weiterreißmethode nach Graves für Kunststofffolien und -platten
• ASTM D624, Reißfestigkeit von vulkanisierten oder thermoplastischen Elastomeren
• ASTM D751, Reißfestigkeitsprüfung für beschichtete Gewebe
• ISO 13937-3, Flügelreißverfahren für Textilien

Die Flügelreißprüfung wird in folgenden Bereichen eingesetzt:

• Verpackungen, um sicherzustellen, dass Folien und Laminate Herstellung und Vertrieb überstehen
• Medizin- und Schutzkleidung: Überprüfung der Reißfestigkeit von Handschuhen, Kitteln und Barrierematerialien im Gebrauch
• Baumembranen: Beurteilung von Dachunterspannbahnen und Dampfsperren auf ihre Langzeitbeständigkeit
• Automobilindustrie, Bewertung von Polstern, Gummidichtungen und flexiblen Verkleidungsmaterialien
• Outdoor- und Funktionstextilien, Messung der Festigkeit von Zelten, Rucksäcken und technischer Kleidung

Sprechen Sie mit einem Experten von Mecmesin über Ihre Anforderungen an das Testen der Reißfestigkeit, von der Auswahl der richtigen Methode zum Testen von Flügeln bis hin zur Konfiguration des Equipments für die Einhaltung von ASTM, ISO und anderen Industriestandards.