Kunststoffe, Prüfung

Die mechanischen Kennwerte eines Kunststoffes werden ähnlich wie bei den Metallen ermittelt. So wird für den Zugversuch beispielsweise mit den gleichen Maschinen und Arbeitsabläufen geprüft. Die Probekörper sind als Flachproben ausgeformt, gemessen werden Zugkraft und die Probenverlängerung. So entsteht eine Kennlinie, aus der die mechanischen Kennwerte der Zugfestigkeit, ggf. Streckspannung und Reißdehnung sowie Elastizitätsmodul ablesbar sind. Dabei werden die Kunststoffe anhand ihres Verformungsverhaltens in drei Gruppen eingeteilt: Hartsteife Kunststoffe wie Hart-PVC oder Polystyrol, deren wichtigster Kennwert die Zugfestigkeit ist, harte aber flexible Kunststoffe wie Polyamid und gummielastische Kunststoffe mit großer Reißdehnung, zu denen unter anderem Weich-Polyethylen und Styrol-Butadiengummi zählen. Auch die Härte des Kunststoffes wird ähnlich wie bei Metallen ermittelt, entweder mit einem Spitzen-Eindrückversuch nach Shore oder einem Kugel-Eindrückverfahren ähnlich dem Rockwell HRB-Härteprüfungsverfahren. Weitere wichtige Kennwerte sind die Kriechfestigkeit, die angibt, wie stark sich ein Kunststoff langsam fortschreitend verformt, wenn er über längere Zeit einer geringen aber kontinuierlichen Belastung ausgesetzt ist, und die Formbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen. Für die Ermittlung der Kriechfestigkeit wird eine Kunststoffprobe über Wochen und Monate hinweg einer gleichbleibenden Zugspannung ausgesetzt und die auftretende Dehnung gemessen. Für die Temperaturfestigkeit werden zwei Werte ermittelt: Die Vicat-Erweichungstemperatur und die Dauergebrauchs-Temperatur. Erstere dient zur Abschätzung, welche Temperatur für einen Kunststoff kurzzeitig noch zulässig ist, ohne dass seine Formbeständigkeit unter einer bestimmten Belastung verloren geht, letztere gibt an, welcher Temperatur ein Kunststoff 20.000 Stunden lang ausgesetzt sein darf, ohne dass seine Festigkeit unter 50% des ursprünglichen Wertes sinkt. Weitere Prüfungen ermitteln die kunststoffspezifischen Eigenschaften des Kunststoffes: Entflammbarkeit und Brennbarkeit, Beständigkeit gegen Witterung, Alterung und chemische Einwirkungen, Versprödung bei tiefen Temperaturen, elektrische Leitfähigkeit, Wasseraufnahme und Gleitfähigkeit in Kombination mit anderen Werkstoffen.