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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! |
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Relativ klar sind die Extreme - bei Temperaturen weit
weg von der Glastemperatur TG . |
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Für T < TG sind alle Bindungen fest -
die Sekundärbindungen zwischen den Ketten genauso wie die kovalenten Bindungen zwischen den C - Atomen.
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Da es keineVersetzungen oder andere lokalisierte strukturelle "Defekte" gibt, deren
Wanderung durch das Material Verformung erzeugen kann, sind "kalte" Polymere
schlicht spröde. |
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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. |
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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: |
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Falls das Polymer nicht vor Erreichen der Glastemperatur "abraucht",
also zu den Duroplasten zählt, wird es sukzessive weicher und viskoser; die Konsistenz wird "honigartig" |
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Und wie verformt sich Honig (oder Streichkäse)? Wie eine Flüssigkeit - nur viel
langsamer. |
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Vom Prinzip her uninteressant - von der Anwendung her natürlich nicht. |
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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! |
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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). |
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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)
