Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften vonKunststoffehängen eng mit der Temperatur zusammen. Wenn sich die Temperatur ändert, ändern sich die Eigenschaften von Kunststoffen, sie weisen unterschiedliche physikalische Zustände auf und weisen unterschiedliche mechanische Eigenschaften auf. Der physikalische Zustand und die mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen unter Hitze sind für die Formung und Verarbeitung von Kunststoffen von großer Bedeutung.
Aufgrund des Einflusses des Hauptbestandteils von Kunststoffen, der Polymere, liegen Kunststoffe beim Erhitzen häufig in den folgenden physikalischen Zuständen vor: glasartiger Zustand (bei kristallinen Polymeren auch als kristalliner Zustand bekannt), elastischer Zustand und viskoser Fließzustand. Die Kurve, die die Beziehung zwischen dem Verformungsgrad von Kunststoffen und der Temperatur beim Erhitzen zeigt, wird als thermodynamische Kurve bezeichnet, wie in Abbildung 1-1 dargestellt.
(1) Glasübergangszustand
Wenn Kunststoff eine bestimmte Temperatur θg hat und die Härte des Feststoffs mit abnehmender Temperatur allmählich zunimmt, nimmt auch die Härte der Mehrkomponententeile, aus denen dieser Kunststoff besteht, allmählich zu. Dabei handelt es sich um einen allmählichen Anstieg der Härte ausgehend vom erweichten Zustand. Wenn θg die verschiedenen zulässigen Temperaturen sind und unterhalb von θg eine bestimmte Temperatur liegt, wird der Kunststoff spröde brechen. Dieser Temperaturwert wird als Glasübergangstemperatur bezeichnet und ist die untere Grenze der Verwendungstemperatur von Kunststoffen.
Kunststoffe im Glasübergangszustand -, die nicht für eine Verarbeitung geeignet sind, die eine erhebliche Verformung erfordert -, können einer Bearbeitung wie Biegen, Bohren, Schneiden usw. unterzogen werden.
(2) Hochelastischer Zustand
Wenn Kunststoff auf eine Temperatur über θg erhitzt wird, weist er einen hochelastischen, gummiähnlichen hochelastischen Zustand auf. Je höher die Temperatur von θg, desto besser ist der hochelastische Zustand. Kunststoffe in einem hochelastischen Zustand können sich leicht verformen, wenn keine äußeren Kräfte für große Vergrößerungen aufgebracht werden können. Unter konstanter Spannung kommt es im elastischen Zustand zu Kriechen und Spannungsrelaxation. Erfolgt die Entformung zu früh, verbleibt das Formteil auf einer Temperatur, die über der unmittelbaren Entformungstemperatur θg liegt.
(3) Viskoser Strömungszustand
Wenn Kunststoff weiterhin auf eine Temperatur über θf erhitzt wird, weist er deutlich viskose Fließeigenschaften auf. Der Kunststoff wird im viskosen Fließzustand flüssig. Im plastisch geschmolzenen Zustand ist seine Verformung nicht mehr reversibel. Nach Beibehaltung eines konstanten Zustands und Entladen kann es nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren. θf ist die untere Grenztemperatur für die Formgebung, also die minimale Verarbeitungstemperatur. Die Formstabilität von Materialien geht vom flüssigen Zustand in den elastischen Zustand über (oder der elastische Zustand geht in den viskosen Zustand über).
Wenn Kunststoff weiter erhitzt wird, erreicht die Temperatur θf und steigt an. Der Kunststoff beginnt sich zu zersetzen und zu verfärben. Der elektrische Widerstand des Kunststoffs nimmt stark ab. θf ist die Obergrenze der Zersetzungstemperatur. Dies ist die angemessene Temperaturgrenze für die Formverarbeitung bei hohen Temperaturen. Daher sind θf und θg die oberen und unteren Temperaturgrenzen, die bei der Auswahl der Formverfahren berücksichtigt werden müssen. θf - θg ist der verfügbare Bereich der Verarbeitungstemperaturen beim Formen.