Environmental Stress Cracking (ESC) ist eine der häufigsten Ursachen für unerwartete Zerbrechlichkeiten derzeit bekannter thermoplastischer (insbesondere amorpher) Polymere. Spannungsrisse in der Umgebung können für ungefähr 15-30 aller Kunststoffkomponentenfehler im Betrieb verantwortlich sein.

ESC- und Polymerbeständigkeit (ESCR) gegen ESC. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Exposition von Polymeren gegenüber flüssigen Chemikalien den Lötprozess tendenziell beschleunigt und der Wahnsinn bei viel geringeren Spannungen beginnt als die Spannungen, die in der Luft Risse verursachen. Die Wirkung von Zugspannung oder einer abrasiven Flüssigkeit allein reicht nicht aus, um ein Versagen zu verursachen, aber bei ESC ist die Einleitung und das Wachstum eines Risses auf die kombinierte Wirkung von Spannung und einer abrasiven Umgebungsflüssigkeit zurückzuführen.

Die Tatsache, dass diese Spannungsrissbildung die Polymerbindungen nicht bricht, unterscheidet sich geringfügig vom Polymerabbau. Stattdessen werden die sekundären Verbindungen zwischen den Polymeren unterbrochen. Sie brechen, wenn mechanische Spannungen kleine Risse im Polymer verursachen und sich unter rauen Umgebungsbedingungen schnell ausbreiten. Es wurde auch herausgefunden, dass ein katastrophales Versagen unter Belastung aufgrund des Angriffs eines Reagens auftreten kann, das das Polymer in einem ungedehnten Zustand angreifen kann.

Metallurgen verwenden typischerweise den Begriff Spannungsrisskorrosion oder Umweltspannungsbruch, um ein solches Versagen bei Metallen zu beschreiben.

Obwohl das ESC-Phänomen seit Jahrzehnten bekannt ist, hat die Forschung ein solches Versagen nicht für alle Umgebungen und für alle Arten von Polymeren vorhergesagt. Einige Szenarien sind bekannt, dokumentiert oder vorhersehbar, es gibt jedoch keinen vollständigen Hinweis auf alle Kombinationen von Stress, Polymer und Medien. Das ESC-Verhältnis hängt von vielen Faktoren ab, wie der chemischen Struktur, der Bindung, der Kristallinität, der Oberflächenrauheit, dem Molekulargewicht und der Restspannung des Polymers. Dies hängt auch von der chemischen Struktur und Konzentration des flüssigen Reagens, der Temperatur des Systems und der Dehnungsrate ab.

Es gibt verschiedene Ansichten darüber, wie sich bestimmte Reagenzien in beanspruchten Polymeren verhalten. Da ESC im Allgemeinen eher in amorphen Polymeren als in teilkristallinen Polymeren zu finden ist, drehen sich Theorien zum ESC-Mechanismus im Allgemeinen um flüssige Wechselwirkungen mit amorphen Regionen von Polymeren. Eine solche Theorie besagt, dass die Flüssigkeit in das Polymer diffundiert und ein Quellen verursacht, was die Kettenbeweglichkeit des Polymers erhöht. Das Ergebnis ist eine Verringerung der Streckgrenze und der Glasübergangstemperatur (Tg) sowie eine Plastifizierung des Materials, was zu einer geringeren Spannung und Perforation der Dehnungen führt. Eine zweite Ansicht ist, dass die Flüssigkeit die Energie reduzieren kann, die erforderlich ist, um neue Oberflächen im Polymer zu erzeugen, indem die Oberfläche des Polymers benetzt wird, und somit dazu beitragen kann, Hohlräume zu erzeugen, die in den frühen Stadien der Kariesbildung als sehr wichtig angesehen werden.

Sobald ein Polymer geknackt ist, entsteht ein einfacher Ausbreitungsweg, so dass das umweltbedingte Cracken fortgesetzt und der Crackprozess beschleunigt werden kann.
Die chemische Verträglichkeit zwischen der Umgebung und dem Polymer bestimmt die Menge, in der das Polymer durch die Umgebung quillt und plastifiziert.
Die Auswirkungen von ESC werden verringert, wenn die Risswachstumsrate hoch ist. Dies liegt in erster Linie daran, dass die Flüssigkeit mit dem Wachstum des Risses nicht Schritt halten kann.

Eine Anzahl verschiedener Methoden wird verwendet, um die Beständigkeit des Polymers gegenüber Spannungsrissen in der Umgebung zu bewerten. Eine in der Polymerindustrie gebräuchliche Methode ist die Verwendung einer Bergen-Spannvorrichtung, die die Probe während eines einzelnen Tests variabler Beanspruchung aussetzt. Die Ergebnisse dieses Tests zeigen die kritische Beanspruchung für das Reißen unter Verwendung nur einer Probe. Ein weiterer häufig verwendeter Test ist der "Bell Telephone" -Test, bei dem die gebogenen Streifen unter kontrollierten Bedingungen den interessierenden Flüssigkeiten ausgesetzt werden.

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