Werkstoffprüfung: Mechanische Eigenschaften von Polymeren
Experimente zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften
Zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften eines Polymers wird das Ausmaß der Deformation vorgegeben und die erforderliche Kraft gemessen. Die entsprechende Proportionalitätsgröße heißt ”Modul”.
Alternativ dazu kann auch die Spannung vorgegeben und die entsprechende Deformation gemessen werden. Hier heißt die entsprechende Proportionalitätsgröße ”Nachgiebigkeit”.
- D für Dehnnachgiebigkeit
- J für Schernachgiebigkeit
Für den einfachsten Fall, das heißt, wenn das mechanische Verhalten eines Materials zeitunabhängig ist, gelten folgende Zusammenhänge:
E = 1/D G = 1/J
Bei der Beschreibung des mechanischen Verhaltens ist also der Zusammenhang zwischen Deformation und Spannung in Abhängigkeit von Temperatur und Messfrequenz interessant. Folgende Untersuchungsmethoden kommen daher in Frage:
- Spannungsrelaxation: Definierte Verformung der Probe; Betrachtung der Spannung als Funktion von Zeit und Temperatur
- Kriechexperiment (Retardationsexperiment): Aufgabe einer definierten Kraft; Betrachtung der resultierenden Deformation als Funktion von Zeit und Temperatur
- Dynamisch-mechanische Thermoanalyse: Periodische (normalerweise sinusförmige) Variation einer definierten Spannung oder Deformation; Betrachtung der Antwort des Systems als Funktion der Temperatur. Die Zeitskala ergibt sich aus dem Kehrwert der Anregungsfrequenz.
