In der Entwicklung von Kunststoffbauteilen gehört die Materialauswahl oder -evaluation mit zu den häufigsten Fragestellungen. Es geht im Prinzip immer darum, das am besten passendste Material für die gegebene Anwendung zu finden und dabei möglichst wenig Geld für die Herstellung einzusetzen. Gerade bei den mechanischen Eigenschaften gibt es einige grundlegende Informationen, die es zu beachten gilt.
Im Datenblatt sind meist Angaben zu Zug-Modul (auch Elastizitäts- bzw. E-Modul) und Bruchdehnung beziehungsweise Bruchspannung angegeben. Diese sind als Ein-Punkt-Werte zu verstehen und höchstens als grobe Vergleichsbasis zu betrachten. Der E-Modul beispielsweise entspricht der Steigung zwischen 0,05 % und 0,25 % Dehnung und wird auch als «Ursprungsmodul» bezeichnet. Er sagt nur aus, wie hoch die Steifigkeit, das heisst der Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung, in diesem kleinen Teilbereich ist.
Die mechanischen Eigenschaften
Die mechanischen Eigenschaften sind stark von Temperatur, Zeit und Feuchtigkeit abhängig. Sie können sich, je nach Konstellation, stark voneinander unterscheiden:
Mit steigender Temperatur, und damit Feuchtigkeit, nehmen Steifigkeit und Bruchspannung ab. Die Bruchdehnung allerdings nimmt zu. Das Material wird duktiler und lässt mehr Verformung unter Last zu. Genau umgekehrt verhalten sich die Eigenschaften bei einer Zunahme der Belastungsgeschwindigkeit. Je höher die Geschwindigkeit, desto höher Steifigkeit und Festigkeit, aber auch desto geringer das Verformungsvermögen.
Steht ein Kunststoffteil unter konstanter Beanspruchung ist zu unterscheiden, ob es sich um eine konstante Last oder um eine konstante Verformung handelt. Ist die Last konstant, wird die Verformung immer grösser. Ist jedoch die Verformung konstant, nimmt die Spannung mit zunehmender Zeit ab.
Eine zielführende Materialevaluation gelingt nur, wenn, nebst den verfügbaren Kennwerten aus Datenblättern, das nötige Hintergrundwissen und Verständnis der Kunststoffe vorhanden ist.
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