Environmental Stress Cracking (ESC) is een van de meest voorkomende oorzaken van onverwachte fragmenten van momenteel bekende thermoplastische (vooral amorfe) polymeren. Scheuren door omgevingsstress kan ongeveer 15-30 van alle defecte onderdelen van plastic onderdelen verklaren.
ESC en polymeerweerstand (ESCR) naar ESC. Onderzoek toont aan dat de blootstelling van polymeren aan vloeibare chemicaliën de neiging heeft om het soldeerproces te versnellen, en de waanzin begint bij veel lagere spanningen dan de spanningen die scheuren in de lucht veroorzaken. Het effect van trekspanning of een abrasieve vloeistof alleen is niet voldoende om storing te veroorzaken, maar in ESC is de initiatie en groei van een scheur te wijten aan het gecombineerde effect van spanning en een abrasieve omgevingsvloeistof.
Het feit dat deze spanningsscheurtjes de polymeerbindingen niet verbreken is enigszins verschillend van polymeerafbraak. In plaats daarvan breekt het de secundaire verbindingen tussen de polymeren. Ze breken wanneer mechanische spanningen kleine scheurtjes in het polymeer veroorzaken en zich snel verspreiden onder zware omgevingsomstandigheden. Er is ook gevonden dat catastrofaal falen onder spanning kan optreden als gevolg van de aanval van een reagens dat in staat is om het polymeer in een niet-uitgerekte toestand aan te vallen.
Metallurgen gebruiken meestal de term spanningscorrosie of omgevingsstress om een dergelijke storing in metalen te beschrijven.
Hoewel het ESC-fenomeen al decennia bekend is, heeft het onderzoek een dergelijk falen niet voorspeld voor alle omgevingen en voor alle soorten polymeren. Sommige scenario's zijn bekend, gedocumenteerd of voorspelbaar, maar er is geen volledige verwijzing naar alle combinaties van stress, polymeer en media. De ESC-verhouding is afhankelijk van vele factoren zoals chemische structuur, binding, kristalliniteit, oppervlakteruwheid, molecuulgewicht en restspanning van het polymeer. Het hangt ook af van de chemische structuur en de concentratie van het vloeibare reagens, de temperatuur van het systeem en de mate van vervorming.
Er zijn verschillende opvattingen over hoe bepaalde reagentia zich gedragen in gestresste polymeren. Aangezien ESC over het algemeen wordt gezien in amorfe polymeren in plaats van semi-kristallijne polymeren, draaien theorieën met betrekking tot het ESC-mechanisme in het algemeen rond vloeistofinteracties met amorfe gebieden van polymeren. Een dergelijke theorie is dat de vloeistof in het polymeer diffundeert en zwelling veroorzaakt, hetgeen de mobiliteit van de polymeer van het polymeer verhoogt. Het resultaat is een vermindering in vloeispanning en glasovergangstemperatuur (Tg), evenals plastificering van het materiaal, wat leidt tot lagere spanning en perforatie in de stammen. Een tweede overzicht is dat de vloeistof de energie die nodig is om nieuwe oppervlakken in het polymeer te creëren, kan verminderen door het oppervlak van het polymeer te bevochtigen, en aldus holtes kan helpen creëren die als zeer belangrijk worden beschouwd in de vroege stadia van cariësvorming.
Zodra een polymeer is gekraakt, creëert dit een gemakkelijk voortplantingspad zodat barsten in het milieu kan worden voortgezet en het kraakproces kan worden versneld.
Chemische compatibiliteit tussen de omgeving en het polymeer bepaalt de hoeveelheid die de omgeving veroorzaakt dat het polymeer zwelt en plastificeert.
De effecten van ESC worden verminderd wanneer de scheurgroeisnelheid hoog is. Dit komt vooral omdat de vloeistof de groei van de scheur niet bij kan houden.
Een aantal verschillende werkwijzen worden gebruikt voor het evalueren van de weerstand van het polymeer tegen scheurvorming door omgevingsstress. Een gebruikelijke methode in de polymeerindustrie is het gebruik van Bergen jig, dat het monster tijdens één test blootstelt aan variabele spanning. De resultaten van deze test tonen de kritische stress voor barsten met slechts één monster. Een andere veelgebruikte test is de "Bell Telephone" -test, waarbij de gebogen stroken onder gecontroleerde omstandigheden worden blootgesteld aan de vloeistoffen van belang.
Weerstand tegen barsten in de omgeving U kunt in ons laboratorium EUROLAB voor ESCR-testen werken.