Çevresel Stres Çatlama (ESC) Testi

Polimerlerin çevresel stres çatlaması (ESC), stres gidermeyi başlatan bir kimyasalın varlığında ve mekanik strese maruz kalmanın sonucunda ortaya çıkan bir kırılma arıza modudur.

Polimerlerden parçalar tasarlanırken, çevresel stres çatlaması (ESC) mutlaka dikkate alınmalıdır. Geçirgenlik değişkenleri, parça tasarımında ve malzeme seçiminde dikkate alınması gereken gerilim çatlaması üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Farklı polimerlerin, öncelikle kristallik derecelerine bağlı olarak çevresel stres çatlamasına eğilimleri farklılık gösterir.

Reçine işleme kristalliği etkiler. İşleme sıcaklığının ve süresinin azaltılması ve üretim işleminin sonunda hızlı soğutma veya söndürme kristal içeriğini azaltır, dolayısıyla amorf içeriği arttırır. Soğutma çok hızlı olursa parçalarda çevresel stres çatlaması direncini düşüren artık gerilimler oluşur. Polimerin moleküler ağırlığının arttırılması, kristalliğini azaltır ve stres çatlağı direncini arttırır. Daha uzun zincirler daha yüksek çekme mukavemetine, yani yük taşıma kabiliyetine sahiptir.

Kimyasalların polimerler üzerindeki çevresel stres çatlaması etkisi, polimerin istenilen koşullar altında kimyasala maruz bırakılması ile ölçülebilir. Daha sonra maruz kalan numunenin gerilme özellikleri ölçülür. Herhangi bir uzama ve çekme mukavemeti kaybı çevresel stres çatlamasını gösterir.

Kısaca bir polimerin yavaş çatlak büyümesine veya çevresel stres çatlamasına karşı direnç gösterme yeteneği çevresel stres çatlaması (ESC) olarak bilinir. Farklı polimerler değişen derecelerde çevresel stres çatlaması sergiler. Bir kısmı çevresel stres çatlamasına karşı çok iyi bir dirence sahipken bir kısmı marjinal bir esnekliğe sahiptir.

Çevresel stres çatlaması, stres ve kimyasal etkinin eşzamanlı etkisiyle malzeme bozulmasının bir örneğidir. Kimyasal malzemeler polimerin herhangi bir kimyasal bozunmasına neden olmaz ancak makroskobik gevrek çatlak oluşumu sürecini hızlandırır. Benzer şekilde uygulanan gerilim de normalde malzemelerde mekanik hasara neden olacak seviyenin altındadır. Ancak bunların sinerjik etkisi bir araya geldiğinde maddi başarısızlığa neden olur.

Çevresel stres çatlaması polistiren (PS) ve polivinil klorür (PVC) gibi amorf polimerlerde ve aynı zamanda polietilen (PE), polipropilen (PP) ve polibütilen (PB) gibi bazı yarı kristal termoplastiklerde de meydana gelir. Polimerin amorf yapısı, hasar sürecinin gerçekleşmesi için gerekli olan solvent yayılmasını kolaylaştırır.

Çevresel çatlamaya neden olan gerilimler, artık soğuk işlem, kaynak ve taşlama gibi ısıl işlemden kaynaklanır veya servis sırasında harici olarak uygulanabilir ve etkili olabilmesi için (basınç yerine) çekme olmalıdır.

Çatlaklar, aşındırıcı ortamın yokluğunda malzemeyi kırmak için gerekenden çok daha düşük gerilim seviyelerinde, çekme gerilimlerinin yönüne yaklaşık olarak dik açılarda oluşur ve yayılır. Çatlama malzemenin daha da içine nüfuz ettikçe, malzemenin destekleyici kesitini aşırı yükten dolayı yapısal arıza noktasına kadar azaltır.

Çevresel stres çatlama (ESC) test süreci, test koşulları altında polimere bilinen bir stresin uygulanmasını ve polimerin ilgili çevresel stres çatlaması ortamına maruz bırakılmasını içerir. Gelişmiş laboratuvarlarda malzemenin hem birincil hem de ikincil stres çatlağı ajanlarına maruz kaldığında performansını değerlendirmek için bir test programı tasarlanır.

Testleri gerçekleştirilen bazı stres kırıcı ajanlar şunlardır: boyalar, yapıştırıcılar, temizlik maddeleri, yağlayıcılar, plastikleştiriciler, mürekkepler, aerosol spreyleri, sızıntı tespit sıvısı, meyve esansları ve sebze yağları.

Çevresel stres çatlama (ESC) testlerinde esas alınan başlıca uluslararası standartlar şunlardır:

• “ASTM D543-20 Plastiklerin kimyasal reaktiflere karşı direncinin değerlendirilmesine yönelik standart uygulamalar”. Bu uygulamalar, döküm, sıcak kalıplanmış, soğuk kalıplanmış, lamine reçineli ürünler ve levha malzemeler dahil olmak üzere tüm plastik malzemelerin kimyasal reaktiflere karşı direnç açısından değerlendirilmesini içermektedir. Bu standartta üç prosedür sunulmaktadır. Bunların ikisi daldırma testi, biri uygulanan gerilimin standartlaştırılmış koşulları altında mekanik stres ve reaktife maruz kalma kapsamındadır. Bu uygulamalar ağırlık, boyut, görünüm, renk, dayanıklılık ve diğer mekanik özelliklerdeki değişikliklerin raporlanmasına yönelik esaslar içerir.
• “ISO 22088-3 Plastikler - Çevresel stres çatlamasına karşı direncin belirlenmesi (ESC) - Bölüm 3: Bükülmüş şerit yöntemi”. Bu standartta, kimyasal maddelerin varlığında sabit bir bükülme gerilimine maruz kaldıklarında termoplastiklerin çevresel stres çatlaması (ESC) direncinin belirlenmesi için bir test yöntemi açıklanmaktadır. Çevresel stres çatlaması, ortamda belirli bir süre boyunca zorlanan numunelerin uygun şekilde seçilmiş gösterge niteliğindeki özelliğinin değişmesiyle gösterilir. Test yöntemi, levhaların ve düz test numunelerinin direncini, özellikle numunelerin lokalize yüzey bölgelerinin çevresel stres çatlamasına duyarlılığını belirlemek için uygundur.

Kuruluşumuz tarafından işletmelere verilen sayısız test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları arasında çevresel stres çatlama (ESC) testi hizmetleri de bulunmaktadır.