 | Wie verformen sich Polymer plastisch? Versetzungen gibt es
nicht, wir brauchen andere Mechanismen. Was passiert beim Bruch - auch für
Polymere gilt schließlich der 1. Hauptsatz der
Materialwissenschaft! |
|  | Relativ klar sind die Extreme - bei Temperaturen weit weg von der Glastemperatur TG . |
| Für
T < TG sind alle Bindungen fest - die Sekundärbindungen zwischen den Ketten
genauso wie die kovalenten Bindungen zwischen den C - Atomen. |
| | Da es keineVersetzungen oder andere lokalisierte strukturelle "Defekte" gibt, deren Wanderung
durch das Material Verformung erzeugen kann, sind "kalte" Polymere
schlicht spröde. |
| | Die Spannungs - Dehnungskurve sieht schematisch so aus: |
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| | Alles in allem ist ein Polymer zwar
"weicher" als eine harte Keramik (d.h. der E-Modul ist kleiner); möglicherweise gibt sie auch
noch ein bißchen nach kurz vor dem Bruch, aber im wesentlichen werden Bindungen "langezogen" und -
beim Bruch - Mikrorisse zum Wachstum animiert. |
| | Also nichts neues im Prinzip - wohl aber im Detail.
Aber damit wollen wir uns nicht befassen. |
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| Hohe
Temperaturen |
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| Die Verformung bei hohen Temperaturen -
immer in Bezug auf die Glastemperatur, also T > TG, - ist ebenfalls relativ
klar: |
| | Falls das Polymer nicht vor Erreichen
der Glastemperatur "abraucht", also zu den Duroplasten zählt, wird es sukzessive weicher und viskoser;
die Konsistenz wird "honigartig" |
| | Und wie verformt
sich Honig (oder Streichkäse)? Wie eine Flüssigkeit - nur viel langsamer. |
| Vom Prinzip her uninteressant - von der Anwendung her natürlich nicht. |
| | Die Möglichkeit der leichten Formgebung durch
viskoses Fließen bei Thermoplasten ist natürlich eine der Gründe, warum die moderne Welt durchsetzt
ist von billigen Kunststoffgehäusen, Plastiktüten, Packmaterial, usw. |
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| Der Übergang von spröde zu viskos kann in einem relativ kleinen Temperaturbereich
erfolgen. Wer jemals (bei Raumtemperatur relativ sprödes) Plexiglas mit einer stumpfen Stichsäge bearbeitet
hat weiß das: Die Temperaturerhöhung durch das Sägen reicht aus um das Material viskos zu machen - man
sägt munter vor sich hin, aber hinter dem Sägeschnitt ist das Plexiglas viskos wieder zusammengeflossen; der
Sägeschnitt ist weg! |
| Nicht vergessen wollen wir die
Komplikationen, die der Elastomerbereich bereiten kann - aber bei genügend hohen Temperaturen werden auch
Elastomere weich (oder sie zersetzen sich vorher). |
| | Was bleibt ist der Bereich der Glastemperatur selbst. Hier gibt es neue Verformungsmechanismen, die wir
im letzten Unterkapitel behandeln wollen. |
© H. Föll (MaWi 1 Skript)
