In Anwendungen, in denen Kunststoffkomponenten Belastungen widerstehen müssen, spielen die mechanischen Eigenschaften von Polymeren eine besonders wichtige Rolle. Zu den grundlegenden mechanischen Eigenschaften gehören:
Diese Eigenschaften können unter Anwendung standardisierter Testmethoden untersucht und in verschiedenen Produkten verglichen werden. Die Zugeigenschaften von Kunststoffen (z. B. die Zugfestigkeit und Steifigkeit) können beispielsweise gemäß DIN EN ISO 527 bestimmt werden. Dafür wird bei einem Zugtest eine Belastung kurz in eine Richtung angewendet. Die möglichen Ergebnisse und typische Werte, die je nach Werkstoffverhalten in einem solchen Test ermittelt werden können, werden im Diagramm zusammengefasst.
Biegefestigkeit und Zugfestigkeit sind zwei der am häufigsten verwendeten Werte, um Kunststoffe zu vergleichen. Durch Zugabe verstärkender Kohlenstofffasern und Glasfasern zu extrudierten Werkstoffen werden die Zug- und Biegefestigkeit verbessert. Allerdings ist der Nutzen stärker eingegrenzt als bei spritzgussgeformten Bauteilen.
Getestet an aus Halbzeug zerspanten Probekörpern.
Die Steifigkeit ungefüllter Werkstoffe wird über das Zugelastizitätsmodul ausgedrückt. Beispiele von Halbzeug von Ensinger, die die beste Steifigkeit bieten: TECASINT 4111 (PI), TECAPEEK (PEEK), TECAST (PA 6 C), TECAFORM AD (POM-H) und TECAPET (PET).
Ein größtmögliches Elastizitätsmodul wird bei Werkstoffen erreicht, die mit Kohlenstofffasern und Glasfasern verstärkt werden
Getestet an aus Halbzeug zerspanten Probekörpern.
Die Druckfestigkeit weist auf die kurzfristigen Belastungskapazitäten verschiedener Kunststoffe hin. Sie wird gemessen, indem eine steigende Kraft auf zylinderförmige oder würfelförmige Proben angewendet wird, die zwischen zwei Platten gehalten werden. Dabei werden der Druck und die Dehnung gemessen.
Bei Thermoplasten ist die Eigenschaft der Druckfestigkeit beim Bruch nicht immer eine relevante Messgröße, da sich Proben aus vielen dehnbaren Werkstoffen verformen, ohne dass es zu einem klaren Bruch kommt. Eine übermäßige Verformung unter Belastung wäre daher kein gutes Anzeichen für den erfolgreichen Einsatz in realen industriellen Anwendungen. Aus diesem Grund wird die Druckbelastung normalerweise nicht beim Bruch angegeben, sondern an einem definierten Verformungspunkt (i. d. R. 1 %, 2 % oder 10 %). Die Testbedingungen müssen zwingend überprüft werden, bevor die Druckwerte aus verschiedenen Quellen verglichen werden!
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass durch Zugabe einer Kohlenstofffaser- oder Glasfaserverstärkung üblicherweise eine Verbesserung der Druckfestigkeit des Polymers erreicht wird. Aufgrund der verbesserten Kriecheigenschaften ist der makroskopische Effekt jedoch eher längerfristig und nicht bei einer kurzzeitigen Belastung erkennbar.
Getestet an aus Halbzeug zerspanten Probekörpern.
Für die Messung der Oberflächenhärte stehen viele verschiedene Methoden zur Verfügung. Bei einer der am häufigsten für den Test von Thermoplasten eingesetzten Methoden handelt es sich um die Ermittlung der „Kugeldruckhärte“. Dabei wird eine Metallkugel mit standardmäßigen Größen mit einer definierten Kraft und über einen definierten Zeitraum in den Werkstoff gedrückt. Über die Markierung im Werkstoff wird der Härtewert bestimmt. Eine weitere Methode, die häufig zum Testen der Härte angewendet wird, ist der Rockwell-Härtetest.
Mit Glasfasern und Kohlenstofffasern gefüllte Werkstoffe weisen die größte Oberflächenhärte auf.
Die Schlagzähigkeit von Thermoplasten wird im Rahmen von Charpy- oder Izod-Schlagtests gemessen. Ein kleiner rechteckiger Stab wird mit einer hohen Geschwindigkeit von einem Pendel getroffen. Dabei wird die bei der Beschädigung der Probe aufgenommene Energie gemessen: Je höher der Wert ausfällt, desto besser ist die Schlagzähigkeit. Wenn Proben bei Kunststoffen mit hoher Schlagzähigkeit nicht zerbrechen und sich kein nutzbarer Wert ergibt, wird der Test mit einer Kerbe wiederholt, die in die Probe geschlagen wird. So sollen Informationen über diese anspruchsvollere Bedingung gesammelt werden.
Getestet an aus Halbzeug zerspanten Probekörpern.
Glas- und kohlefasergefüllte Materialien weisen die besten mechanischen Eigenschaften auf, aber es gibt auch viele ungefüllte Werkstoffe, die diese Anforderungen erfüllen.
Zusätzlich zu unseren Produkten bieten wir eine umfassende Auswahl an Verarbeitungsverfahren sowie kundenspezifische Profile und Rohre, um Ihre individuellen Anforderungen an Ihr Fertigteil zu erfüllen.
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