Kapitel 5

Kapitel 5: Experimente: Einfluss von Feuchtigkeit auf mechanische Eigenschaften

Der Einfluss von Feuchtigkeit auf die mechanischen Eigenschaften von Polyamiden ist gut erforscht, und Experimente mit PA6 und PA66 zeigen Schlüsselveränderungen in Festigkeit, Elastizität und Plastizität. Diese Untersuchungen helfen zu verstehen, wie man die Betriebs- und Verarbeitungsbedingungen der Materialien kontrolliert, um ihre Eigenschaften zu bewahren.

Wichtigste Versuchsergebnisse:

1. Festigkeitsverlust:
2. Bei Feuchtigkeitssättigung nimmt die Zugfestigkeit von PA6 um 30-50% ab.

3. Polyamide werden weniger steif, was mit einer Plastifizierung verbunden ist.

4. Erhöhte Plastizität:

5. Bei Wasseraufnahme erhöht sich die Bruchdehnung um das 2-3-fache.

6. Dies macht das Material flexibler, reduziert aber seine Fähigkeit, hohen Belastungen standzuhalten.

7. Änderung der Elastizität:

8. Das Elastizitätsmodul von Polyamiden nimmt proportional zum Feuchtigkeitsniveau ab.

Diagramm des Feuchtigkeitseinflusses auf PA6:

Abbildung 9. Spannungs-Dehnungs-Kurven von PA6 bei verschiedenen Feuchtigkeitsniveaus.

• DAM (Dry As Molded): trockenes Material zeigt hohe Festigkeit und niedrige Bruchdehnung.
• Konditioniert (23°C, 50% Feuchte): Zwischenverhalten zwischen trockenem und gesättigtem Zustand.
• Gesättigt (100°C, vollständige Wasseraufnahme): Festigkeitsverlust, aber erhöhte Bruchdehnung.

Beispiel für die Änderung des Elastizitätsmoduls:

Das folgende Diagramm zeigt Daten für PA66:

Abbildung 10. Abhängigkeit des Elastizitätsmoduls von PA66 von der Feuchte.

• Trockener PA66: Elastizitätsmodul erreicht 2,9 GPa.
• Bei Feuchtigkeitssättigung: Elastizitätsmodul sinkt auf 1,5 GPa, was die plastifizierende Wirkung von Wasser demonstriert.

Praktische Bedeutung der Ergebnisse:

1. Vorhersage des Materialverhaltens:

2. Die Versuchsdaten ermöglichen es vorherzusagen, wie Polyamid-Teile unter Bedingungen hoher Feuchte reagieren werden.

3. Optimierung des Trocknungsprozesses:

4. Das Vermeiden übermäßiger Feuchte vor der Verarbeitung verhindert Festigkeitsverluste.

5. Wahl der Betriebsbedingungen:

6. Für Teile, die mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, wird die Verwendung von stabilisiertem oder verstärktem Polyamid empfohlen.

Fazit:

Die Experimente zeigen, dass die Feuchtigkeitskontrolle entscheidend für die Erhaltung der mechanischen Eigenschaften von Polyamiden ist. Im nächsten Kapitel werden wir Beispiele für Trocknungsfehler und die Folgen von Materialüberhitzung betrachten.