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ISO 180: Izod Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit an Kunststoffen

Schlagversuche nach dem Izod-Verfahren dienen zur Charakterisierung der Schlagzähigkeit eines Kunststoffes oder Verbundwerkstoffs bei hohen Dehnraten. Die schlagartige Biegebeanspruchung erfolgt an einem einseitig eingespannten, gekerbten oder ungekerbten Probekörper in den Abmessungen 10 x 4 x 80 mm. Prüfungen nach den Izod- und dem Charpy-Verfahren liefern eine ähnliche Aussage über die Schlagzähigkeit. 

Die Norm ISO 180 beschreibt den Schlagversuch im Izod-Verfahren zur Ermittlung der Schlag- und Kerbschlagzähigkeit an Kunststoffen. Schlagversuche nach Izod werden auch in der Norm ASTM D 256 beschrieben.
 

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Izod Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit nach ISO 180

Das Verfahren zur Messung der Izod-Schlagzähigkeit nach ISO 180 basiert in seinen Grundzügen auf der ASTM D 256, verwendet aber andere Dimensionen für die Probekörper und bietet einen normativen Rahmen sowohl für die Messung der Schlagzähigkeit an ungekerbten Probekörpern, wie auch der Kerbschlagzähigkeit und Kerbempfindlichkeit an gekerbten Probekörpern. 

Die ISO 180 ermöglicht sowohl den üblichen schmalseitigen Schlag, wie auch den eher selten verwendeten flachseitigen Schlag. Bei der Prüfung von langfaserverstärkten Verbundwerkstoffen wird zusätzlich nach der Faserorientierung ein Schlag senkrecht zur Faserrichtung und ein Schlag parallel zur Faserrichtung unterschieden. 
 

Ziele der Izod Schlagprüfung nach ISO 180

Der Izod-Schlagbiegeversuch und Kerbschlag-Biegeversuch nach ISO 180 liefert Kennwerte für die Schlagzähigkeit bei hohen Dehnraten in Form eines querschnittsbezogenen Energiewertes. Die Prüfungen werden üblicherweise nach Konditionierung im Normalklima 23° / 50% relative Feuchte nach ISO 291 durchgeführt. 

Einsatzbereiche sind:

  • Der Vergleich unterschiedlicher Formmassen
  • Toleranzüberwachung im Rahmen von Wareneingangskontrolle und Qualitätssicherung
  • Prüfung von Fertigteilen anhand von herausgearbeiteten Probekörpern
  • Erstellung von Materialkarten
  • Messung von Alterungseffekten

Izod-Schlag- und Kerbschlagversuche werden auch als instrumentierte Prüfungen, also mit einer schnellen Kraftmessung, angeboten. Hierfür gibt es allerdings noch keine Normung.
 

Anforderungen an die Prüfung

Für die konventionellen Izod-Schlagversuche kommen Pendelschlagwerke zum Einsatz, die in der ISO 13802 sehr detailliert festgelegt sind. Dadurch wird eine gute Vergleichbarkeit der Prüfungen über verschiedene Prüfmittel, Labore, Bediener und Standorte hinweg ermöglicht. 

Das Prinzip der Messung basiert wie das Charpy-Verfahren auf einem in Arbeitsvermögen und Fallhöhe festgelegten Pendelhammer, der beim Schlagen des Probekörpers einen Teil seiner kinetischen Energie abgibt. Dadurch steigt der Pendelhammer nach dem Schlag nicht mehr auf die ursprüngliche Fallhöhe auf. Die gemessene Höhendifferenz zwischen Fallhöhe und Steighöhe wird so zu einem Maß für die aufgenommene Energie. Durch die Festlegung der Fallhöhe wird auch die Auftreffgeschwindigkeit festgelegt, so dass die Prüfungen bei vergleichbaren Dehnraten stattfinden. 

Jeder Pendelhammer darf in einem Bereich von 10 % bis 80 % seines Arbeitsvermögens eingesetzt werden. Sofern mehrere Pendelhammer diese Bedingung für die Prüfung eines Werkstoffs erfüllen, was aus der Überdeckung der Arbeitsbereiche der verschiedenen Pendelhammer in der Regel der Fall ist, wird der Pendelhammer mit dem größten Arbeitsvermögen verwendet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Geschwindigkeitsabfall im Schlagvorgang minimiert ist. 

Die Art der Messung impliziert, dass alle Energieverluste dem Probekörper zuzurechnen sind. Aus diesem Grund ist es wichtig, alle äußeren Fehlerquellen zu minimieren, zu korrigieren, oder komplett auszuschließen. Für die Reibungsverluste, die durch Luftreibung und Reibung an den Lagerstellen des Pendelhammers zwangsläufig entstehen, gibt es enge Festlegungen in der ISO 13802, sowie Kontrollen im Rahmen der regelmäßigen Kalibrierung. Die Korrekturwerte werden vermessen und dem jeweiligen Pendelhammer zugeordnet. Wesentlich für die Qualität der Messung ist eine ausreichende Masse und schwingungsfreie Aufstellung des Pendelschlagwerks auf einem sehr stabilen Labortisch, auf einer gegen eine solide Wand verschraubte Arbeitsplatte, oder auf einem Podest aus Mauerwerk. Innere Schwingungen im Gerät werden konstruktiv minimiert. So verwendet ZwickRoell Pendelhammer mit Doppelstangen aus unidirektionalen Carbonwerkstoffen, die sehr massenarm sind und gleichzeitig eine optimale Steifigkeit der Pendelstangen bieten. 

ISO 180: Izod Schlagversuch an Kunststoffen

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