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Tutorial MenueEigenschaften von PolystyrolLerneinheit 4 von 7

Thermische Eigenschaften von Polystyrol

Wärmeformbeständigkeit

Von einem Automaten-Kaffeebecher wird erwartet, dass er seine Form behält, wenn heißer Kaffee einfließt. Es ist nicht selbstverständlich, dass Becher aus Standard-Polystyrol und schlagzähem Polystyrol dieser Erwartung entsprechen, denn bereits unterhalb der Glasübergangstemperatur lässt die Steifigkeit dieser Materialien merklich nach. Dennoch werden Kaffeebecher aus Polystyrol hergestellt, die bei Temperaturen dicht unterhalb der Glasübergangstemperatur mehr als nur dem hydrostatischen Druck des Kaffees widerstehen können. Optimierung der Materialeigenschaften und sorgfältige Praxistests haben hier zu einem funktionstüchtigen und konkurrenzfähigen Produkt geführt.

Abb.1
Automaten-Kaffeebecher aus Polystyrol

Für Kaffeebecher werden "wärmeformbeständige" Polystyrol-Typen verwendet. Diese Typen besitzen eine hohe Glasübergangstemperatur (siehe Tabelle). Auch das schlagzähe Polystyrol, das zur Erhöhung der Bruchfestigkeit zugesetzt wird, muss wärmeformbeständig sein. Da Eigenschaften von Blends (Mischungen) gewöhnlich nicht linear von den Anteilen der Komponenten abhängen, musste durch Tests sichergestellt werden, dass auch das Blend die erforderliche Formbeständigkeit in der Wärme besitzt.

Abb.2
Glasübergangstemperaturen und Wärmeformbeständigkeiten in °C von Standard- und schlagzähem Polystyrol

Die Tabelle enthält Vicat-, Martens- und HDT-Temperaturen, die in standardisierten Messungen unter mechanischer Beanspruchung bei kontinuierlicher Temperaturerhöhung ermittelt wurden. Sie alle können als obere Grenze des Temperaturbereichs der Formbeständigkeit aufgefasst werden.

Hinweis
Die Formbeständigkeit eines Materials in der Wärme hängt von der Art und Größe der mechanischen Beanspruchung ab. Deshalb dürfen die Ergebnisse der Standardprüfungen nicht als maximale Gebrauchstemperaturen angesehen werden.

Die drei in der Tabelle genannten Standardprüfungen liefern Temperaturwerte, die nah beieinander liegen. Sie sind aber nicht genau gleich, weil die Art der mechanischen Beanspruchung und die Aufheizgeschwindigkeiten verschieden sind. Große Bedeutung haben Standardprüfungen wegen ihrer Einfachheit bei der Produktionskontrolle und der Wareneingangskontrolle. Dem Konstrukteur geben sie nur einen groben Anhalt für die Auswahl eines Kunststoffes.

Unverstärktes syndiotaktisches Polystyrol (PS-S) ist wie Standard-PS bis knapp unterhalb der Glasübergangstemperatur formbeständig (HDT/A von PS-S: 95°C). Durch Verstärkung mit Glasfasern kann der Bereich der Wärmeformbeständigkeit bis in die Nähe der Schmelztemperatur erweitert werden. Mit 30 % Glasfasern verstärkte PS-S-Typen erreichen Formbeständigkeiten bis knapp über 260°C (HDT/A).

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