Zugversuch an TPU-Folie: Festigkeit und Bruchdehnung

Eine Prüfmethode für die Zugfestigkeit von TPU-Folie misst die Kraft, die zum Dehnen eines Folienstreifens erforderlich ist, und berechnet daraus anhand des ursprünglichen Querschnitts die Spannung. Bei dünnen Folien sollten Sie ASTM D882 oder ISO 527-3 vereinbaren, die Prüfrichtung festlegen, die Probe vermessen und Kraft sowie Dehnung bis zum Bruch erfassen.

Ein eingetragener Dickenwert kann die ausgewiesene Festigkeit verändern, obwohl die Prüfmaschine exakt dieselbe Zugkraft aufzeichnet. Das ist relevant, wenn ein Käufer entscheiden muss, ob eine Rolle zurückgewiesen, eine Ersatzqualität freigegeben oder ein weiterer Labortest bezahlt werden soll. Berücksichtigen Sie stets die Probe und die Prüfbedingungen, bevor Sie Ergebnisse besprechen.

Zugversuch an TPU-Folie: Was die Messwerte bedeuten

Die Kraft beschreibt, wie stark die Maschine zieht. Die Spannung ist das Verhältnis von Kraft zu Probenquerschnitt. Die Dehnung beschreibt die Verlängerung im Verhältnis zur Ausgangslänge. Der Materialprüfbericht zeigt die Spannungs-Dehnungs-Kurve und definiert die Messwerte für Festigkeit und Dehnung.

Bei gleicher Spannung und Dicke nimmt eine breitere Probe eine höhere Zuglast auf, weil sich zwischen den Spannklemmen mehr Material befindet. Teilt man die Kraft durch die anfängliche Probenbreite multipliziert mit der Foliendicke, erhält man die nominelle technische Spannung. Sie wird in MPa angegeben, wenn die Kraft in N (Newton) und die Fläche in mm² gemessen wird.

• Maximale Zugfestigkeit: die höchste Nennspannung, die während des Zugversuchs erreicht wird.
• Zugspannung beim Bruch: die aus der Bruchkraft berechnete Spannung. Die Probe kann ihre Höchstkraft bereits früher erreichen.
• Bruchdehnung: die Zunahme der gemessenen Länge beim Bruch, geteilt durch die ursprüngliche Messlänge.
• Zugmodul: ein Maß für die Steifigkeit, das aus dem relevanten Bereich des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens ermittelt wird. Diese physikalischen Eigenschaften beantworten unterschiedliche Fragen zur Auslegung.

Der Leitfaden der British Plastics Federation zu Prüfmethoden unterscheidet Kraftmessdosen, die Kraft messen, von Extensometern, die die Dehnung messen. Bei Verpackungsfolien ist der Reibungskoeffizient ein separates Maß für die Verarbeitungseigenschaften, das im BPF-Leitfaden getrennt von der Zugprüfung aufgeführt wird. Für eine angegebene Streckgrenze oder Streckspannung muss ein Streckpunkt oder eine Berechnungsregel festgelegt sein. Die Kurve zeigt möglicherweise nicht dieselben klaren Merkmale wie bei einem starren Kunststoff, der sich plastisch verformt. In solchen Fällen finden Sie Definitionen im Datenblatt für TPU-Folie.

ASTM D882 oder ISO 527-3: Prüfgrundlage für den Bericht wählen

ASTM D882-26a, die aktuelle ASTM-D882-Norm, gilt für dünne Kunststoffbahnen und Folien mit einer Dicke von weniger als 1,0 mm. ISO 527-3 behandelt die Zugeigenschaften von Kunststofffolien und -bahnen im selben Dickenbereich. Diese internationalen Normen bieten eine Grundlage für die Berichterstattung. Es empfiehlt sich, für das gelieferte Material und den vorgesehenen Endgebrauch des Käufers die festgelegte Prüfmethode und Prüfgrundlage anzuwenden und diese bei allen Laboren beizubehalten.

Die aktuelle Formulierung von ASTM bezeichnet das Verfahren als technisch ähnlich zu ISO 527-3. Beide Normen behandeln die Zugeigenschaften dünner Kunststoffmaterialien. Vergleichbare Ergebnisse setzen jedoch abgestimmte Probenvorbereitung und Prüfabläufe sowie dieselbe Norm voraus. Wenn eine Einkaufsspezifikation eine bestimmte Methode nennt, sollte das Ergebnis einer anderen Methode nicht ohne Erläuterung verwendet werden.

Für freistehende TPU-Folien unter 1,0 mm sind ASTM D882 oder ISO 527-3 ein geeigneter Ausgangspunkt, um eine Dünnfolienprüfung zu vereinbaren. TPU ist auch ein thermoplastisches Elastomer und fällt unter ASTM D412. Wenn ein Lieferant oder Kunde D412 vorgibt, holen Sie vor dem Ersatz durch eine der Dünnfolienmethoden dessen Zustimmung ein. Ein Formprüfkörper und eine umgeformte Folie unterscheiden sich in Geometrie und Verarbeitungsgeschichte.

D882 berücksichtigt dünne Materialien mit untrennbaren Schichten, Laminaten oder Beschichtungen. ISO 527-3:2018 erklärt dagegen, dass die Norm normalerweise nicht für mit Textilfasern verstärkte Kunststoffe geeignet ist. Klären Sie vor der Wahl der Prüfmethode, ob es sich um eine freistehende TPU-Folie, eine untrennbare Mehrschichtfolie oder ein Textillaminat handelt. Wenn Sie TPU-Folie für beschichtete und laminierte Gewebe bestellen, unterscheiden Sie im Prüfplan die gelieferte Folie von der fertigen Gewebeeinheit.

Probenvorbereitung: Dicke, Kanten und MD/TD

Die Kantenqualität beeinflusst, an welcher Stelle der Probe der Bruch beginnt. Die Konditionierung gehört in die mechanische Prüfaufzeichnung, da Temperatur, Luftfeuchtigkeit und vorherige Einwirkung das gemessene mechanische Verhalten beeinflussen können.

Der D882-Anwendungsleitfaden von Instron, der auf die Ausgabe D882-18 verweist, beschreibt Streifen mit einer Breite von 5,0–25,4 mm, die mindestens 50 mm länger als der anfängliche Spannklemmenabstand sind. Diese Abmessungen bieten einen praktischen Ausgangspunkt für die Probenplanung. Im Prüfauftrag des Labors sollte die nach der angegebenen Ausgabe verwendete Geometrie festgehalten werden.

1. Probe identifizieren. Dokumentieren Sie Qualität, Charge, Position auf der Rolle und ob eine ablösbare Trägerfolie vorhanden ist.
2. Richtungen kennzeichnen. Markieren Sie vor dem Zuschneiden die Maschinenrichtung und anschließend die dazu senkrechte Querrichtung.
3. Streifen vorbereiten und prüfen. Verwenden Sie die Abmessungen der gewählten Prüfmethode und sortieren Sie bei der Vorbereitung beschädigte Proben vor der Prüfung aus.
4. Konditionieren und vermessen. Halten Sie das vereinbarte Verfahren ein, dokumentieren Sie die Umgebungsbedingungen und messen Sie jede Probe mit einer geeigneten Dickenmessmethode.

Sollte Kunststofffolie in MD- und TD-Richtung geprüft werden?

Ja. Wenn Sie das richtungsabhängige Verhalten der Folie beurteilen müssen, prüfen Sie Maschinenrichtung und Querrichtung getrennt. MD bezeichnet hier die Laufrichtung der Folie bei der Herstellung, TD die Richtung quer dazu. Die Zuschnittrichtung sollte bei jedem Prüfergebnis dokumentiert werden, statt alle Ergebnisse zu einem einzigen Mittelwert zusammenzufassen.

Herstellungsverfahren wie die Extrusion können dazu führen, dass Polymerfolien längs und quer zur Materialbahn unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen. Für einen Verarbeiter flexibler Verpackungen, der die Folie quer zur Breite abzieht, lässt ein Bericht nur für MD die relevante Richtung offen. Geben Sie beide Richtungen im Prüfauftrag vor und vergleichen Sie bei verschiedenen Lieferanten dieselben Richtungen.

ASTM D618 erläutert, warum Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit vor und während der Prüfung vereinheitlicht werden müssen. Dokumentieren Sie Konditionierungsdauer und Prüfatmosphäre gemeinsam. Eine reproduzierbare Konditionierung und das Erreichen des vollständigen Feuchtigkeitsgleichgewichts sind unterschiedliche Ziele. Wählen Sie das in der Materialspezifikation geforderte Verfahren.

Bei strukturiertem Material muss die Dickenmessung besonders sorgfältig erfolgen: Das mechanische Abtastverfahren nach ISO 4593 eignet sich nicht für geprägte Folien oder Bahnen. Erhabene Merkmale können dazu führen, dass ein einfacher Dickenmesswert den lasttragenden Querschnitt nur unzureichend beschreibt.

Prüfmaschineneinrichtung: Spannklemmen, Kraftmessdose und Prüfgeschwindigkeit

Für eine Folienprüfung muss das Prüfsystem den Streifen ohne Verrutschen oder Beschädigung halten, die erwartete Kraft zuverlässig messen und die Dehnung über den erforderlichen Weg erfassen. Die Prüfausrüstung sollte zu den Materialeigenschaften und der erwarteten Verformung passen. Eine hohe Rahmenkapazität bedeutet nicht automatisch, dass auch eine geringe Kraft hochwertig gemessen wird.

Kann eine Universalprüfmaschine Kunststofffolie prüfen?

Ja, eine Universalprüfmaschine kann Kunststofffolie prüfen, wenn sie über geeignete Spannklemmen, einen kalibrierten Kraftmessbereich und ein für die Prüfung kalibriertes Dehnungsmesssystem verfügt. Der Ausrüstungsleitfaden der BPF führt diese Punkte einzeln auf, da jeder davon für die Messung entscheidend ist.

Die Spannflächen müssen ausreichend Kontakt haben, um eine dünne Folie zu halten, ohne das Material an der Kante einzuschneiden oder zu zerdrücken. Bei stark dehnbaren Materialien ist zu prüfen, ob der Verfahrweg bis zum erwarteten Bruchpunkt ausreicht. Eine optische Messung kann Markierungen auf der Probe verfolgen. Der Traversenweg beschreibt die Bewegung der Maschine und kann auch Verrutschen oder Verformungen außerhalb der vorgesehenen Messlänge umfassen.

Berechnen Sie die Traversegeschwindigkeit in mm/min, indem Sie den anfänglichen Spannklemmenabstand in mm mit der gewählten anfänglichen Dehnrate in min⁻¹ multiplizieren. Die Traversegeschwindigkeit hängt auch von anderen Faktoren ab, etwa der erwarteten Bruchdehnung. TPU ist viskoelastisch: Kontrollieren Sie bei der Bewertung der Zugeigenschaften die Belastungsbedingungen, statt die Geschwindigkeit als bloße Maschineneinstellung zu behandeln.

• Dokumentieren Sie die Kennzeichnung der Kraftmessdose und ihren gültigen Prüfbereich im Bericht.
• Erfassen Sie den anfänglichen Spannklemmenabstand getrennt von einer markierten Messlänge.
• Geben Sie an, wie Spiel oder Vorspannung behandelt wurden.
• Dokumentieren Sie den für die Berechnung von Modul und Dehnung verwendeten Dehnungsmesskanal.

Berechnung der Zugfestigkeit: Beispiel für einen Dickenfehler

Die Prüfung auf Dickenverzerrung berechnet die Spannung aus der Kraft und korrigiert eine nominelle Spannungsberechnung anhand des ursprünglichen Querschnitts. So lässt sich ein Fehler im Nenner von einer Veränderung der Materialqualität unterscheiden. ASTM D882 regelt die Probendicke neben anderen Variablen, die für einen präzisen Vergleich kontrolliert werden müssen.

Ein Dickenfehler verändert den Querschnitt, der zur Berechnung der Zugspannung verwendet wird. In dieser hypothetischen Berechnung ist der Streifen 10 mm breit und hat eine gemessene Ausgangsdicke von 0,10 mm. Seine Höchstkraft beträgt 25 N, die Bruchkraft 20 N. Seine anfänglich markierte Messlänge beträgt 50 mm; beim Bruch liegen die Markierungen 200 mm auseinander. Diese Berechnungswerte dienen als Rechenbeispiel und stellen weder ein Prüfergebnis von TengYang noch eine vorgeschriebene Probenvorbereitung dar. Biopdi veranschaulicht den Einfluss der Dicke: Ein Dickenfehler von 2,5 µm bei einer 50 µm dicken Folie verändert den berechneten Querschnitt um 5 % und beeinflusst damit die berechnete Spannung.

Wenn ein Bericht unerwartet hohe Festigkeit ausweist, prüfen Sie die in der Software eingetragenen Abmessungen, bevor Sie die Folienqualität ändern. Sind die ursprünglichen Messwerte für Dicke und Kraft verfügbar, kann das Labor einen Eingabefehler korrigieren und einen berichtigten Bericht ausstellen. Wurden die Ausgangsabmessungen nie zuverlässig gemessen, ist möglicherweise ein weiterer Zugversuch mit korrekt vorbereiteten Proben erforderlich.

Die Tabelle weist Höchstspannung und Spannung beim Versagen getrennt aus. Nur von der „Festigkeit“ einer Probe zu sprechen, kann irreführend sein.

Prüfversagen: Risse, Verrutschen und gültige Brüche unterscheiden

Bevor ein niedriger Messwert zur Zurückweisung des Materials führt, muss der Bruch beschrieben werden. Ein an der Kante beginnender Riss, eine Bewegung in den Spannklemmen und ein normaler Bruch sind unterschiedliche Prüfereignisse. ASTM D882 weist darauf hin, dass Rissversagen anomale Daten ergibt, die nicht mit normalen Bruchdaten vergleichbar sind. Halten Sie deshalb die Beobachtungen zusammen mit der Kurve fest.

„Kantendefekte verursachen vorzeitiges Versagen an der Fehlerstelle und niedrigere Kraft- und Dehnungswerte.“

Eine verdächtige Probe muss im Prüfprotokoll rückverfolgbar sein. Auch der Grund für ihren Ausschluss oder die Wiederholung muss dokumentiert werden; die Regeln der gewählten Methode sind einzuhalten. Die niedrigsten Werte zu löschen, weil sie unpraktisch sind, verzerrt das Ergebnis. Bei einem Produktionsproblem sollte eine Probe der gelieferten Rolle aufbewahrt werden, damit sich ein Vorbereitungsfehler von einer bereits in der Folie vorhandenen Beschädigung unterscheiden lässt.

Laborergebnisse vergleichen, bevor Sie eine Folie annehmen

Bevor Sie Lieferanten anhand von MPa-Werten bewerten, sollten Sie die Berichte Feld für Feld vergleichen. Für einen aussagekräftigen Vergleich müssen Probenaufbau, Richtung, Konditionierung und Prüfaufbau übereinstimmen. Der Vergleichsleitfaden zu ASTM D882 nennt mehrere dieser Variablen, und ASTM D618 behandelt die Umgebungsbedingungen.

Stellen Sie sich zwei Berichte vor, die beim Einkauf eingehen: Im einen wird freistehende Folie längs zur Materialbahn geprüft, im anderen eine Folien-Trägerfolien-Einheit quer dazu. Ihre Festigkeitswerte beziehen sich auf unterschiedliche Prüfkörper. Die Tabelle zeigt, wie sich vergleichbare Ergebnisse erzielen lassen, ohne automatisch ein vollständiges Wiederholungsprüfprogramm in Auftrag zu geben.

TengYang liefert TPU-Folie für reflektierende Materialien mit und ohne Trägerfolie. Dokumentieren Sie den Probenaufbau im Musterauftrag. Bei TPU-Folie für verklebte Bekleidung sollten Sie neben dem Zugverhalten der Folie auch die Haftung und Haltbarkeit der verklebten Einheit bewerten. Substrat und Klebeverfahren bestimmen einen weiteren Teil der Leistung.

Die Qualitätssicherung kann die Prüfgrundlage freigeben, und der Einkauf kann gleichartige Prüfumfänge vergleichen. Das Werk kann die ausgewählte Qualität erproben. Geben Sie bei einer Anfrage zur kundenspezifischen Beschaffung von TPU-Folie die Anwendung und die benötigten Berichtsfelder an, damit Muster und Produktionsspezifikationen dasselbe Material beschreiben.

Prüfkosten und Probenmenge

Die Abteilung für Industrielle Chemie der KMUTNB veröffentlicht einen Tarif von 500 Thai Baht pro Probe für ihren Universalprüfservice, der ASTM D638 und ASTM D882 aufführt. Dies ist der Tarif einer einzelnen Universität. Bei einem kommerziellen Angebot müssen Prüfrichtungen, gültige Wiederholungsprüfungen und enthaltene Vorbereitungsarbeiten angegeben werden.

Ermitteln Sie zuerst die Prüfbedingungen und dann die Anzahl der Proben. Wenn Ihr Plan zwei Richtungen mit je fünf gültigen Proben vorsieht, sind das insgesamt zehn Zugprüfungen pro Bedingung. Zusätzliche Alterungsbedingungen bilden weitere Gruppen. In diesem Rechenbeispiel mit 10 mm breiten Streifen und einem anfänglichen Spannklemmenabstand von 50 mm ergibt ein zusätzlicher Abschnitt von 50 mm eine Streifenlänge von 100 mm. Für zehn Streifen sind daher 10.000 mm² zugeschnittene Probenfläche erforderlich, ohne Verschnitt, Einrichtungsproben oder Wiederholungen. Dies ist eine Berechnung für zugeschnittene Proben. Planen Sie genügend Material ein, um MD- und TD-Streifen in der vereinbarten Länge zuzuschneiden.

Planen Sie zusätzliches Material für Verschnitt, Einrichtungsprüfungen und begründete Wiederholungen ein. Die Laborhinweise von DDL weisen darauf hin, dass Vorversuche zur Ermittlung geeigneter Einstellungen erforderlich sein können. Die Anforderung eines Moduls kann auch die Probenvorbereitung und Messung verändern. Berücksichtigen Sie dies vor dem Angebot des Labors.

• Geben Sie an, ob die Gebühr die Vorbereitung des Rohmusters oder die Bereitstellung zugeschnittener Streifen umfasst.
• Führen Sie jede Richtung und jeden Konditionierungszustand getrennt im Prüfumfang auf.
• Listen Sie die erforderlichen Eigenschaften sowie Einzelwerte, Kurven und zusammenfassende Statistiken auf.
• Geben Sie den Zweck des Berichts, den Liefertermin und den Umgang mit ungewöhnlichen Bruchbildern an.

Die Finanzabteilung kann Angebote anhand eines aufgeschlüsselten Prüfumfangs besser vergleichen als anhand des niedrigsten Preises pro Probe. Ein günstigeres Angebot, bei dem eine erforderliche Richtung fehlt, kann die Einkaufsentscheidung offenlassen.

Labore für die Prüfung dünner Kunststofffolien

Intertek und Touchstone Research Laboratory beschreiben Prüfleistungen für die Zugfestigkeit von Folien, während KMUTNB D882 unter seinen Universalprüfmethoden aufführt. Wählen Sie das Prüflabor anhand der Probe, des Messbereichs und des Zwecks des Berichts. Ausrüstungsanbieter verkaufen Zugprüfmaschinen; ein Auftragslabor führt die Prüfung durch und erstellt den vereinbarten Bericht.

Wenn der Kunde einen akkreditierten Bericht benötigt, gleichen Sie die angeforderte Prüfung mit dem aktuellen Akkreditierungsumfang des Labors und dem Annahmestandort ab. Bewahren Sie den bestätigten Umfang zusammen mit der Bestellung auf. Für die interne Entwicklung kann ein dokumentierter Vergleich nach einem gemeinsam vereinbarten Verfahren genügen.

ASTM D882-26a: Ausgabe zusammen mit dem Ergebnis dokumentieren

ASTM führt D882-26a als aktuelle Ausgabe, aktualisiert am 1. Oktober 2026. Die Kennzeichnung der Ausgabe gehört zusammen mit der Zugprüfmethode in den Prüfbericht. ISO führt ISO 527-3:2018 nach der Bestätigung im Jahr 2024 weiterhin als aktuell. Das Jahr in einer Normbezeichnung ist daher für sich genommen kein Hinweis darauf, dass die Norm veraltet ist.

Bei der Einführung einer überarbeiteten Normausgabe sollten Sie die geänderten Anforderungen mit dem Labor besprechen und prüfen, ob Vergleichsprüfungen erforderlich sind. Bewahren Sie die ursprünglichen Prüfberichte auf, damit sich feststellen lässt, ob eine spätere Ergebnisabweichung auf eine Änderung des Materials oder des angewandten Prüfverfahrens zurückzuführen ist.

Stimmen Sie bei Ihrer nächsten Musteranfrage Ihre Anwendung auf die passenden TPU-Folienoptionen von TengYang ab und fügen Sie den vereinbarten Prüfauftrag bei. Geben Sie Qualität, Aufbau und Abrollrichtung an, damit das Labor das Material prüfen kann, das Sie kaufen möchten.

Häufig gestellte Fragen