Zugfestigkeitstests

Bevor wir diesen Abschnitt abschließen, kann es nützlich sein, auch die verschiedenen mechanischen und thermischen Eigenschaften kennenzulernen, die einen Polymerwerkstoff definieren können. Diese 3 Tests können bestimmen, wie „fest“ ein Material ist, abhängig von der Anwendung, die Sie von Ihrem Druck erwarten.

Lassen Sie uns zunächst die 3 wichtigsten mechanischen Prüfungen durchgehen:

Zugprüfung

Bei der Zugprüfung wird eine Polymerprobe einer Zugbelastung ausgesetzt, bis sie bricht. Der Test kann verwendet werden, um die Zugfestigkeit, das Elastizitätsmodul (Youngsches Modul) und die Bruchdehnung einer Probe zu bestimmen.

Charpy-Schlagprüfung

Die Charpy-Schlagprüfung misst die Energiemenge bei einem Aufprall, die erforderlich ist, um eine Prüfprobe zu zerbrechen. Dieser Test wird durchgeführt, indem eine geeignete Polymerprobe fixiert wird und ein Pendel mit einer festgelegten Masse aus einer festgelegten Höhe freigegeben wird, das mit der Prüfprobe kollidiert.

Drei-Punkt-Biegeprüfung

Die Drei-Punkt-Biegeprüfung misst den Widerstand einer Probe gegen Verformung unter einer allmählich zunehmenden Belastung. Die Prüfmuster sind neben Schubspannungen erheblichen Zug- und Druckspannungen in ihrer Ebene ausgesetzt. Dieser Test kann verwendet werden, um die Biegefestigkeit und das Biegemodul zu bestimmen.

Jeder dieser Tests liefert wichtige Daten, die das Materialverhalten definieren:

Die Zugfestigkeit liefert eine Kurve ähnlich der folgenden:

Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit kennzeichnet die maximale Spannung, die erforderlich ist, um die Probe bis zum Fließen oder Bruch zu ziehen. Die Zugfestigkeit bei Fließen misst die Spannung, bei der eine Prüfprobe dem Stress nachgibt (bekannt als Einschnürung), die Zugfestigkeit beim Bruch misst die Spannung, bei der eine Prüfprobe bricht, und die maximale Zugfestigkeit ist das Maximum beider Werte. Dadurch können wir die Grenze der Festigkeit eines Materials und sein Verhalten unter Belastung verstehen.

Bruchdehnung

Die Bruchdehnung misst das Dehnungs Verhältnis zwischen der Anfangslänge und der erhöhten Länge unmittelbar vor dem Bruch. Dadurch können wir sehen, wie stark sich ein Material dehnen kann, bevor es bricht.

Youngsches Modul

Das Youngsche Modul misst den Widerstand von Polymeren gegen Verformung unter Spannung entlang einer einzigen Achse. Das Youngsche Modul kann verwendet werden, um die Steifigkeit von aus dem Material hergestellten Strukturen abzuschätzen.

Die Biegefestigkeit ergibt eine Kurve ähnlich der folgenden:

Biegemodul

Das Biegemodul ist eine lokale physikalische Eigenschaft, die als Verhältnis von Spannung zu Dehnung bei Biegebeanspruchung berechnet wird. Das Biegemodul ähnelt dem Youngschen Modul, da es die Fähigkeit des Polymers testet, Verformung zu widerstehen.

Biegefestigkeit

Die Biegefestigkeit stellt die höchste Spannung dar, die im Material an seinem Punkt des Fließens oder Bruchs auftritt.

Charpy-Schlagzähigkeit

Die Charpy-Schlagzähigkeit prüft die Menge an Aufprallkraft oder Energie (kJ/m2), die erforderlich ist, um die Prüfprobe zu zerbrechen.

Kommen wir nun zu den thermischen Eigenschaften:

Wärmeformbeständigkeitstemperatur

Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur ist ein Maß für die Temperatur, bei der ein Polymer eine bestimmte Menge an Verformung erfährt. Der Test wird mit einer spezifischen Belastung durchgeführt, während die Temperatur konstant um 2 °C/min erhöht wird, und die Temperatur wird gemessen, sobald die Verschiebung des Kontaktfühlers der Probe 10 mm erreicht.

Vicat-Erweichungstemperatur

Obwohl vergleichbar mit der HDT unterscheidet sich die Vicat-Erweichungstemperatur durch eine Prüfmethode, die den Punkt simuliert, an dem die Temperatur die physikalischen Eigenschaften des Materials so weit erweicht, dass ein äußeres Objekt unter einem festgelegten Druck die Außenfläche der Probe um 1 mm durchdringen kann.

Schmelzindex

Der Schmelzindex charakterisiert das Fließverhalten eines Polymers unter festgelegtem Druck und Temperatur. Dies wird erreicht, indem das Polymer extrudiert und das Gesamtgewicht des Extrudats in einem festgelegten Zeitraum gemessen wird. Je mehr Material extrudiert wird, desto größer das Gewicht und damit die geringere Viskosität.