Preskus okoljskega stresnega razpokanja (ESC).

Okoljsko stresno razpokanje (ESC) polimerov je način porušitve loma, ki se pojavi kot posledica izpostavljenosti mehanskim obremenitvam in v prisotnosti kemikalije, ki sproži razbremenitev napetosti.

Pri načrtovanju delov iz polimerov je treba upoštevati napetostne razpoke v okolju (ESC). Spremenljivke prepustnosti močno vplivajo na napetostne razpoke, kar je treba upoštevati pri načrtovanju delov in izbiri materiala. Različni polimeri se razlikujejo po svoji nagnjenosti k pokanju zaradi napetosti v okolju, odvisno predvsem od njihove stopnje kristaliničnosti.

Obdelava s smolo vpliva na kristaliničnost. Zmanjšanje temperature in časa obdelave ter hitro ohlajanje ali kaljenje na koncu proizvodnega procesa zmanjša vsebnost kristalov in s tem poveča vsebnost amorfne oblike. Če je ohlajanje prehitro, se v delih razvijejo preostale napetosti, ki zmanjšajo njihovo odpornost proti razpokanju zaradi obremenitve okolja. Povečanje molekulske mase polimera zmanjša njegovo kristaliničnost in poveča odpornost proti napetostnim razpokam. Daljše verige imajo večjo natezno trdnost, to je nosilnost.

Učinek kemikalij na polimere zaradi napetosti v okolju lahko izmerimo tako, da polimer izpostavimo kemikaliji pod želenimi pogoji. Nato se izmerijo natezne lastnosti izpostavljenega vzorca. Kakršna koli izguba raztezka in natezne trdnosti kaže na razpoke zaradi napetosti v okolju.

Na kratko, sposobnost polimera, da se upre počasni rasti razpok ali razpokanju zaradi napetosti v okolju, je znana kot razpoke zaradi napetosti v okolju (ESC). Različni polimeri kažejo različne stopnje razpokanja zaradi napetosti v okolju. Nekateri imajo zelo dobro odpornost proti razpokanju zaradi obremenitve okolja, medtem ko imajo drugi mejno prožnost.

Okoljsko stresno razpokanje je primer razgradnje materiala zaradi hkratnega delovanja stresa in kemičnega delovanja. Kemični materiali ne povzročajo nikakršne kemične razgradnje polimera, ampak pospešijo proces nastajanja makroskopskih krhkih razpok. Podobno je uporabljena napetost običajno pod ravnjo, ki bi povzročila mehanske poškodbe materialov. Ko pa se njuni sinergijski učinki združijo, povzročijo finančni propad.

Okoljske napetostne razpoke se pojavljajo v amorfnih polimerih, kot sta polistiren (PS) in polivinilklorid (PVC), pa tudi v nekaterih polkristalnih termoplastih, kot so polietilen (PE), polipropilen (PP) in polibutilen (PB). Amorfna struktura polimera olajša difuzijo topila, potrebno za nastanek poškodbe.

Napetosti, ki povzročajo okoljske razpoke, so zdaj posledica toplotne obdelave, kot je hladna obdelava, varjenje in brušenje, ali pa jih je mogoče uporabiti zunaj med delovanjem in morajo biti natezne (in ne tlačne), da so učinkovite.

Razpoke nastajajo in se širijo pod približno pravim kotom na smer nateznih napetosti, pri stopnjah napetosti, ki so veliko nižje od tistih, ki so potrebne za zlom materiala v odsotnosti korozivnega okolja. Ker razpoke prodrejo dlje v material, zmanjšajo nosilni prerez materiala do točke strukturne okvare zaradi preobremenitve.

Postopek testiranja napetostnega razpokanja v okolju (ESC) vključuje uporabo znane obremenitve na polimer v preskusnih pogojih in izpostavljanje polimera ustreznemu okolju napetostnega razpokanja v okolju. V naprednih laboratorijih je program testiranja zasnovan tako, da oceni učinkovitost materiala, ko je izpostavljen primarnim in sekundarnim povzročiteljem napetostnih razpok.

Nekatera testirana sredstva za lajšanje stresa vključujejo: barve, lepila, čistilna sredstva, maziva, mehčala, črnila, aerosolne razpršilce, tekočino za odkrivanje puščanja, sadne esence in rastlinska olja.

Glavni mednarodni standardi, ki temeljijo na preskusih okoljskega stresnega razpokanja (ESC), so:

• »ASTM D543-20 Standardne prakse za ocenjevanje odpornosti plastike na kemične reagente«. Te aplikacije vključujejo ocenjevanje odpornosti proti kemičnim reagentom vseh plastičnih materialov, vključno z ulitimi, vroče ulitimi, hladno ulitimi izdelki iz laminirane smole in ploščami. V tem standardu so predstavljeni trije postopki. Dva od teh sta pod potopnim testiranjem, eden pod mehanskimi obremenitvami in izpostavljenostjo reagentom v standardiziranih pogojih uporabljene napetosti. Te aplikacije vključujejo smernice za poročanje o spremembah teže, velikosti, videza, barve, vzdržljivosti in drugih mehanskih lastnosti.
• “ISO 22088-3 Umetne mase – Ugotavljanje odpornosti proti napetostnim razpokam v okolju (ESC) – 3. del: Metoda vrtenih trakov”. Ta standard opisuje preskusno metodo za določanje odpornosti termoplastov na napetostne razpoke v okolju (ESC), kadar so izpostavljeni stalni upogibni obremenitvi v prisotnosti kemikalij. Razpoke pod obremenitvijo iz okolja se kažejo s spremembo ustrezno izbrane indikativne lastnosti vzorcev, ki so bili v okolju obremenjeni nekaj časa. Preskusna metoda je primerna za določanje odpornosti plošč in ravnih preskusnih vzorcev, zlasti dovzetnosti lokaliziranih površin vzorcev za razpoke zaradi napetosti v okolju.

Storitve testiranja okoljskega napetostnega razpokanja (ESC) so med številnimi študijami testiranja, meritev, analiz in ocenjevanja, ki jih podjetjem zagotavlja naša organizacija.