Die mechanischen Eigenschaften eines Kunststoffes können mit verschiedenen Materialwerten charakterisiert werden. Die wichtigsten Werte sind Streckspannung, Zugfestigkeit, Reißdehnung, Zug-E-Modul, Zug-Kriechmodul, Biegefestigkeit, Kugeldruckhärte, Rockwell- und Shorehärte, Schlagzähigkeit, Gleitkoeffizient, Gleitverschleiß.
Reißdehnung
Reißdehnung, Streckspannung und Zugfestigkeit sind Kennzahlen für die mechanische Belastbarkeit von Kunststoffen. Bei einer mechanischen Überbelastung bricht der Kunststoff. Dabei verhalten sich unverstärkte Kunststoffe duktil und verstärkte Kunststoffe verhalten sich spröde.
Duktiles Bruchverhalten (Zähbruch)
Das duktile Bruchverhalten tritt vorwiegend bei unverstärkten Kunststoffen unter mechanischer Überbelastung auf
\( σ_S =\) Streckspannung
\( σ_R =\) Reißfestigkeit
\( \varepsilon_S =\) Streckdehnung
\( \varepsilon_R =\) Reißdehnung
Sprödes Bruchverhalten
Das spröde Bruchverhalten tritt vorwiegend bei verstärkten Kunststoffen unter mechanischer Überbelastung auf.
\( σ_R =\) Zugfestigkeit
\( \varepsilon_R =\) Reißdehnung
Die Reißdehnung, Streckspannung und Zugfestigkeit der 150 wichtigsten Thermoplaste und Duroplaste finden Sie in unserer Datenblattsammlung.
Zug-E-Modul
Das
Das Zug-E-Modul der 150 wichtigsten Thermoplaste und Duroplaste finden Sie in unserer Datenblattsammlung.
Zugkriechmodul
Das
Das Zug-Kriechmodul der 150 wichtigsten Thermoplaste und Duroplaste finden Sie in unserer Datenblattsammlung.
Biegefestigkeit
Die Biegefestigkeit ist die Festigkeit bei einer 3-Punkt-Biegebelastung (siehe Skizze)
Die Dreipunkt-Biegefestigkeit der 150 wichtigsten Thermoplaste und Duroplaste finden Sie in unserer Datenblattsammlung.
Kugeldruckhärte
Die Kugeldruckhärte ist der Widerstand gegen das Eindringen eines kugelförmigen Körpers.
Messmethode nach DIN 53 505/ISO 2039
Sie wird gemessen als das Verhältnis aus der Eindrückkraft und der beim Eindrücken entstehenden Oberfläche. Nach DIN 505 wird die Prüfung mit einer gehärteten und polierten Stahlkugel mit 5 mm Durchmesser durchgeführt. Die Bezeichnung H358/30 bedeutet eine Eindrückkraft von 358 N und eine Prüfdauer von 30 sec.
Die Kugeldruckhärte der 150 wichtigsten Thermoplaste und Duroplaste finden Sie in unserer Datenblattsammlung.
Rockwellhärte
Die Rockwellhärte $ \ HR \ $ wird mit einer Stahlkugel im Eindrückversuch gemessen und ist dimensionslos. Im Gegensatz zur Kugeldruckhärte, bei der die Eindringtiefe unter Last gemessen wird, findet die Messung der Eindringtiefe bei den Rockwellverfahren je nach gewählter Skala an einer definierten Prüflast $ \ F \ $ statt. Je geringer die Eindrücktiefe ist, umso größer ist die Härte des Kunststoffes.
Die bleibende Eindrücktiefe $ \ h \ $ wird gemessen und direkt zur Härtezahl umgerechnet:
Es gibt etwa 30 Härteskalen. Davon haben sich die Skalen R, L und M für die verschiedenen Härtebereiche von Kunststoffen durchgesetzt. Liegt die nach dieser Formel ermittelte Härtezahl außerhalb des Bereiches zwischen 50 und 115, so ist eine andere Härteskala zu wählen.
Die Messmethode ist in der
| Symbol | Prüflast $ \ F \ $ | Kugeldurchmesser | Anwendungsbereich | |
|---|---|---|---|---|
| Einheit | [–] | [N] | [mm] | [–] |
| Härteskala R | HRR | 588,4 | 12,70 | weiche Werkstoffe |
| Härteskala L | HRL | 588,4 | 6,35 | mittelharte Werkstoffe |
| Härteskala M | HRM | 980,7 | 6,35 | harte Werkstoffe |
Shorehärte
Die Shorehärte wird mit einer Prüfspitze gemessen. Das Maß für die Härte ist die Eindringtiefe, wobei die Kraft durch eine geeichte Feder aufgebracht wird.
Es gibt zwei Härteskalen:
- Die A-Skala ist für weiche (gummiartige) Werkstoffe vorgesehen, und es wird mit einem Kegelstumpf gemessen.
- Die D-Skala ist für härtere Werkstoffe vorgesehen, und es wird mit einem Kegel (Nadel mit einer abgerundeten Spitze, R = 0,1 mm) gemessen.
Die Shorehärte der 150 wichtigsten Thermoplaste und Duroplaste finden Sie in unserer Datenblattsammlung.
Schlagzähigkeit
Die Schlagzähigkeit ist ein Maß für die Fähigkeit des Werkstoffes, Stoßenergie und Schlagenergie zu absorbieren, ohne zu brechen. Dabei bestimmen eine Vielzahl an Faktoren die Schlagfestigkeit eines Bauteils:
- Wandstärke
- Form und Größe des Bauteils
- Temperaturen und
- Stoßgeschwindigkeit
Gemessen wird die Schlagzähigkeit mit Hilfe eines Schlaghammers. Die Schlagzähigkeit wird berechnet als das Verhältnis aus Schlagarbeit und Probekörperquerschnitt (Maßeinheit kJ∕m² ).
Für die Schlagfestigkeit gibt es drei verschiedene Messmethoden.
Izod-Schlagzähigkeit. Bei der Izod-Schlagzähigkeit wird der Prüfkörper hochkant eingespannt.
Charpy-Schlagzähigkeit. Bei der Charpy-Schlagzähigkeit wird er an den beiden Enden gehalten und in der Mitte angeschlagen. Werkstoffe mit einer sehr hohen Schlagzähigkeit brechen nicht.
Kerbschlagzähigkeit. Die Kerbschlagzähigkeit wird mit einer gekerbten Probe gemessen. Aufgrund der Spannungskonzentration liegen die Werte deutlich tiefer. Die Kerbschlagzähigkeit ermöglicht eine Aussage über die Kerbempfindlichkeit eines Werkstoffes. Die Izod-Schlagzähigkeit, die Charpy-Schlagzähigkeit und die Kerbschlagzähigkeit der 150 wichtigsten Thermoplaste und Duroplaste finden Sie in unserer Datenblattsammlung.
Gleitkoeffizient
Der Gleitkoeffizient $ \ \mu \ $ stellt das Verhältnis des Reibwiderstandes $ \ F_R \ $ (Reibungskraft) zu der Normalkraft $ \ F_N \ $ (Anpresskraft) bei einer bestimmten Gleitgeschwindigkeit $ \ v \ $ zweier Flächen da.
Bei Kunststoffen wird dieser Messwert gegen gehärteten Stahl mit einer Rautiefe von Rz = 2,4 mm, einer Flächenpressung zwischen 0,15 und 1 MPa und einer Gleitgeschwindigkeit von 0,5 m∕s ermittelt.
Den Gleitkoeffizienten der 150 wichtigsten Thermoplaste und Duroplaste finden Sie in unserer Datenblattsammlung.
Gleitverschleiß
Gleitverschleiß in µm bei 1 km Gleitstrecke im Verhältnis zur Flächenpressung. Gleitpartner ist ein gehärteter Stahl mit einer Rautiefe von 2,4 µm.
Den Gleitverschleiß der 150 wichtigsten Thermoplaste und Duroplaste finden Sie in unserer Datenblattsammlung.
