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Zustandsbereiche von Kunststoffen

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Für Kunststoff existieren drei grundlegende Zustandsbereiche, ähnlich wie für niedermolekulare Stoffe, die in fester, flüssiger und gasförmiger Form vorkommen.

Kunststoff kann in folgenden Zustandsbereichen vorliegen:

  • Übergangsbereich (Glasübergang) oder Einfriertemperaturbereich beziehungsweise Erweichungstemperaturbereich (ET)
  • Kristallisationstemperaturbereich (KT)
  • Fließtemperaturbereich (FT)
  • Zersetzungstemperaturbereich (ZT)

Je nach Aufbau der Makromoleküle hat jeder Kunststoff, in Abhängigkeit von der Temperatur, einen entsprechenden Zustandsbereich. Einige Beispiele sind in der Grafik unten zu sehen.

 Zustandsbereiche von Kunststoff
Zustandsbereiche von Kunststoff anhand von Beispielen

Die Zustandsbereiche für Kunststoff

Kunststoffe sind unterhalb des Übergangsbereichs fest und bei tiefen Temperaturen glasartig. Dieser Übergangsbereich wird häufig auch als Glasübergangstemperatur Tg bezeichnet und stellt bei den Kunststoffen ein bedeutendes Charakteristikum dar. Zwischen dem Übergangsbereich und dem Fließtemperaturbereich liegen Kunststoffe thermoelastisch vor. Das bedeutet, dass sie gummielastische Eigenschaften besitzen. Ein Thermoplast lässt sich in diesem Bereich zum Beispiel mittels Tiefziehen verformen. Bei normalen Temperaturen liegt die damit erhaltene Form eingefroren vor. Beginnt der thermoelastische Bereich erst bei einer Temperatur von ca. 60 °C oder höher bleibt die Form im normalen Temperaturbereich stabil. Eng vernetzte Duroplaste hingegen können nicht derartig ausgeprägt verformt werden.

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Allgemein setzen Kunststoffe mit zunehmender Temperatur einer mechanischen Beanspruchung geringeren Widerstand entgegen. Dabei können sie nur noch einen Bruchteil ihrer eingebrachten Energie speichern.

Zwischen der Fließtemperatur und der Zersetzungstemperatur liegt der Fließbereich (thermoplastischer Bereich), in dem thermoplastischer Kunststoff im Extruder oder in der Spritzgussmaschine verarbeitbar ist.

Die obere Grenze des teilkristallinen Bereichs wird für teilkristalline Kunststoffe häufig auch als Kristallisationstemperaturbereich (KT) bezeichnet anstatt Fließtemperaturbereich. Zudem verhalten sich teilkristalline Thermoplaste in ihren kristallinen Bereichen elastisch. Für Duromere hingegen gibt es nur den zersetzten und den festen Zustandsbereich, wobei diese beiden Bereiche durch den Zersetzungstemperaturbereich voneinander getrennt werden.

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2009 Maschinenbau-Wissen.de
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