Werkstoffcharakteristik
Vicat-Erweichungstemperatur
Die Vicat-Erweichungstemperatur nach ISO 306 (VST = Vicat Softening Temperature) ist die Temperatur, bei der eine Nadel mit einer kreisrunden Fläche von 1 mm² eine Eindringtiefe vom 1 mm in einen Kunststoffprobekörper erreicht hat. Dabei wird die Temperatur des in einem Wärmeübertragungsmedium befindlichen Kunststoffprobekörpers gleichmäßig unter konstanter Gewichtskraft erhöht. Im Rahmen dieser Untersuchung wurde das Verfahren B120 mit einem Coesfeld Öko-Vicat-Prüfgerät (Seriennummer 982030) mit Direktkontakt-Heizeinheit angewendet. Die für diese Untersuchung hergestellten Probekörper wurden mit den angegebenen Masse- und Werkzeugtemperaturen durch das Verspritzen von 80 x 10x4 mm³ Probekörpern in einem 4-fach Werkzeug hergestellt. Die Vicat-Erweichungstemperatur gibt Auskunft über das Verhalten der Materialien bei verschiedenen Temperaturen. Die Bewertung bezieht sich auf die Höhe der Vicat-Erweichungstemperatur.
E-Modul bis Schmelze/Schubmodul
In diesem Versuch nach ISO 6721-7 wird eine Kunststoffprobe von 60 x 10x4 mm³ einer Scherdeformation bzw. Auslenkung bei konstanter Frequenz ausgesetzt und die jeweils periodische Materialantwort detektiert. Es ergeben sich das Speichermodul G’ (auch Schubmodul) sowie das Verlustmodul G’’ und der Verlustfaktor tan δ. In der Regel wird das Speichermodul als Funktion der Temperatur ermittelt. Der Verlauf des Speichermoduls als Funktion der Temperatur ist für jeden Kunststoff charakteristisch. Aus diesem Verlauf können unterschiedliche Aggregatzustände und Erweichungs-, Glasübergangs-, Kristallitschmelztemperaturen sowie sekundäre Relaxationsgebiete erkannt werden. Die Kenntnis über den Beginn von Erweichungsgebieten spielt für die spätere Anwendung eines Bauteils eine wichtige Rolle.
Querkontraktionszahl
Die dimensionslose Querkontraktionszahl (auch Poissonzahl) ist eine elastische Konstante eines Werkstoffs. Die Poissonzahl ist definiert als negatives Verhältnis aus der relativen Änderung der Breite zur relativen Änderung der Länge unter Einwirkung einer äußeren Kraft. Die Versuchsanordnung entspricht dem des Zugversuchs nach ISO 527-1, -2 mit optischer Messung der Längen- und Breitenänderung. Der Auswertbereich für diese Untersuchung liegt zwischen 0,7 und 1,0 % relativer Längsdehnung.
| Messgerät | Zugprüfmaschine Zwick Z020 |
| Optisches Messsystem | GOM Aramis 1.3 M CCD-1300QBG |
| Seriennummer | 4114 und 4115 |
| Kameraauflösung | 1280 x 1024 Pixel |
| Maximale Bildrate | 12 Hz |
| Objektivbrennweite | 50 mm |
| Messvolumen | 25 x 20 x 14 mm³ |
| Prüfgeschwindigkeit | 2 mm/min |
Lineare Wärmeausdehnung nach ISO 11359
Mit diesem Prüfverfahren werden Deformationen eines Prüfstoffes in Abhängigkeit von der Temperatur ermittelt. Die Thermomechanische Analyse (TMA) erfasst Längen- oder Dickenänderungen einer Probe. Der Messbereich kann dabei von -150 °C bis 600 °C reichen. Die Probekörper 10 x 10 x 4 mm³ werden aus Flachstäben 80 x 10 x 4 mm³ entnommen und quer zur Orientierung vermessen.
| Messgerät | Mettler Toledo TMA/SDTA 841 |
Spezifische Wärmekapazität
Die spezifische Wärmekapazität ist die benötigte Energie, um 1 kg eines Stoffes um 1°C zu erwärmen.
Mit der DSC können neben den Umwandlungstemperaturen weitere Größen bestimmt werden, wie z.B. die spezifische Wärmekapazität. Das Messgerät wird bei einer bestimmten Temperatur konstant gehalten, sodass sich Temperaturdifferenzen in der Messzelle ausgleichen können. Danach wird die Probe bei konstanter Heizrate weiter erwärmt. Die Probe mit der höheren Wärmekapazität wird eine größere Wärmemenge aufnehmen.
p-v-T Verhalten
Bei der PVT-Messung wird das spezifische Volumen des Kunststoffs in Abhängigkeit von Druck und Temperatur beschrieben. Die Messung wurde isobar in einem Prüfzylinder (Gerät pvT 100, Hersteller: Thermo Electron GmbH, Karlsruhe) durchgeführt. Die Versuche wurden mit der Kolbenmethode in Anlehnung an die ISO 17744 bei isobarer Abkühlung von 2,5 K/min durchgeführt.
Dichte bei Raumtemperatur nach ISO 1183-1
Die Messung erfolgte nach dem Auftriebsverfahren an drei Proben die 80 x 10 x 4 mm3-Flachstäben entnommen wurden. Das Volumen wird über den Auftrieb der Probe in destilliertem Wasser ermittelt.
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