Thermo-mechanische Einsatzgrenzen von Kunststoffen

Claus Dallner

Es werden Methoden zur Ermittlung thermischer Einsatzgrenzen unter statischer und dynamischer Belastung vergleichend vorgestellt. Zur Ermittlung von thermischen Einsatzgrenzen unter langzeitiger statischer Belastung werden Modelle entwickelt, um auf Grundlage vergleichweise kurzzeitiger Kriechversuche das langzeitige Verformungsverhalten bis in den Bereich der nicht-linearen Viskoelastizität zeit-, spannungs- und temperaturabhängig in geschlossener Form zu beschreiben und die Gesamtverformung in einen elastischen, viskosen und relaxierenden Anteil zu trennen. Als Kriterium für eine thermische Einsatzgrenze wird dabei eine zulässige Dehnung angenommen. Dieser Vorgehensweise wird die weit verbreitete Methode gegenübergestellt, thermische Einsatzgrenzen als Beginn des Abfalls des temperaturabhängigen Schubmoduls aus dem DMA-Versuch zu bestimmen. Mit Hilfe einer DMA für höhere Belastungen wird der Einfluss der Höhe der Belastung mit erfasst. Es wird gezeigt, dass übliche Niedriglast-DMA-Versuche im Bereich der linearen Viskoelastizität zu deutlich optimistischen thermischen Belastungsgrenzen führen. Die Gründe hierfür werden analysiert und richtige Abschätzungen vorgeschlagen.