Origin and propagation of tears in plastic materials

Zusamenfassung

Bei Temperaturen über dem Glasübergangspunkt haben hochpolymere Körper einen so niedrigen Elastizitätsmodul, daß die Kräfte, die zum Aufspalten chemischer Bindungen notwendig sind, nicht ohne extrem große Deformationen des Materials entstehen können. Bei kautschukelastischen Polymeren ist dies auch tatsächlich der Fall. Viele viskoelastische Polymere können jedoch fast ohne Deformation zerrissen werden. Bei genauerer Betrachtung ergibt sich, daß die starken Kräfte, die erforderlich sind zur Trennung chemisch gebundener Atome, eine Folge der hohen Deformationsgeschwindigkeit sind. Die scharfe Spitze des Rißwinkels bildet nämlich eine Diskontinuität in der Spannungsverteilung. Jeder infinitesimale Fortgang des Risses ist deswegen mit einem Umklappen der Scherdehnung verbunden und trotz kleiner Rißfortpflanzungsgeschwindigkeiten ist die Deformationsgeschwindigkeit des Materials groß in der Nähe dieser Spitze. Es ist diese hohe, aber örtlich sehr beschränkte Dehnungsgeschwindigkeit, welche dem Material die notwendige Härte gibt, so daß Reißen möglich wird.