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Hallo Leute,

für eine Studienarbeit benötige ich anisotrope mechanische Kennwerte (E-Modul, Schubmodul, Querkontraktionszahl) eines beliebigen unverstärkten (!) Thermoplasten. Also in Unterscheidung nach Molekülorientierung, entlang und senkrecht dazu (transversal-isotrop). Leider habe ich in Campus keinen unverstärkten Thermoplast gefunden, bei dem diese Werte angegeben sind. Die Messung als Film ist dafür nicht sehr sinnvoll. Literatur spricht immer von bis zu 50% Festigkeitsabnahme entgegen der Molekülorientierung, aber kein Hersteller gibt Angaben dazu her.
Kennt ihr Untersuchungen/Daten dafür?

Vielen  Dank 

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Hallo Apfel, willkommen bie CAD.de.

Schnüre und Fasern sind monoaxial gereckt, da ist die Orientierung der Moleküle entscheidend.
Blasfolien sind biaxial gereckt, auch das erhöht die Festigkeit.
Das gleiche gilt bei blasgeformten PET Flaschen.

Bei massiven Kunststoffteilen ist mir nicht bekannt, daß sich die Moleküle da wesentlich orientieren.
Es kommt da vereinzelt vor, z.B. bei Filmscharnieren. Da erhöht sich die Festigkeit und auch die Zähigkeit.
Aber Daten sind mir auch keine bekannt.

In Campus sind fast nur Daten für Technische Thermoplaste enthalten.
Die hauptsächlich im Spritzguss verarbeitet werden.
Diese Anisotropie kommt aber fast nur bei Anwendungen mit Massen-
Kunstoffen vor.

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Klaus

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Hallo Klaus,

mir ist durchaus bewusst, dass die Richtungsabhängigkeit hauptsächlich bei faserverstärkten Kunststoffen eine Rolle spielt und in Filmscharnieren quasi unbewusst ausgenutzt wird. Einschlägige Literatur zeigt jedoch (leider ohne Verweis auf irgendwelche Untersuchungen), dass beim Spritzgießen Orientierung auftritt, die zu stark richtungsabhängiger Festigkeit führt. Ich zitiere einfach mal:

Ehrenstein: Mit Kunststoffen konstruieren: "Orientierungen treten z.B. häufig beim Spritzgießen auf"..."Die Problematik der Orientierung liegt besonders darin, dass die Eigenschaften dadurch erheblich beeinflusst werden. Verbesserungen der Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit in Molekülorientierungsrichtung um 50% sind ebenso möglich wie Abnahmen um den gleichen Betrag senkrecht dazu. Dabei sind teilkristalline Thermoplaste weniger empfindlich als amorphe. Noch deutlicher kann sich der Einfluss der Orientierung bei gleichzeitiger Kurzglasfaserverstärkung auswirken."

Menges Werkstoffkunde Kunststoffe: "Bei einigen Verarbeitungsverfahren, wie z.b. beim Spritzgießen,...lässt man im Allgemeinen der Schmelze nicht ausreichend Zeit zum Relaxieren, sondern man friert sie - durch Einspritzen ins gekühlte Werkzeug - im Zustand 2 (Anmerkung: orientiert) ein...Hierbei muss auch erwähnt werden, dass die Eigenschaften solcher Teile im kalten Zustand stark durch Orientierung beeinflusst werden...Auch die Zugfestigkeit kann in Orientierungsrichtung mehr als doppelt so hoch sein wie senkrecht dazu."

Ähnliches findet man auch in andere Literatur, wo auch darauf hingewiesen wird, dass Zugproben je nach Herstellung (Anspritzart) zu unterschiedlichen Ergebnissen führt. Aber scheinbar hat kein Hersteller dazu angaben.

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Hallo, das ist schon alles zutreffend.

Aber beim Spritzgießen, beim Extrudieren genauso, sind die Orientierungen über die Dicke alles andere als gleich.
Entscheidend für die Orientierung ist das Schergefälle (Scherung).
Das ist der Unterschied der Fließgeschwindigkeit über die Dicke.
Der Aufwand da Werte zu ermitteln wäre gewaltig.
Diese Werte wären dann auch kaum allgemein zu verwenden, weil sie
je nach Dicke und Fließbedingungen höchst verschieden sind.

Das ist beim Schwund das gleiche Problem. Wenn man da überhaupt Werte
bekommt dann sehr ungenaue.
Manchmal gibt es von Bayer ( Covestro ) oder BASF konkrete Teile mit
genauen Angaben für ein bestimmtes Material.
Aber das ist höchst selten.

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Klaus

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Die Orientierung lässt sich ja mit Füllsimulationen in gewissem Maße ermitteln. Die Frage stellt sich für mich also nur, welche Werte für E-modul, Querkontraktionszahl und Schubmodul kann ich in Orientierungsrichtung und senkrecht dazu annehmen. Modellierung der Orientierung auf ein FEM Modell ist vorhanden. Es fehlen nur die Kennwerte.

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Die wirst Du selbst ermittlen müssen. Ich habe bei unverstärkten Materialein noch keine gesehen.

Dünne Teile die schnell abkühlen sind stark orientiert. Z.B. spritzgegossene Joghurt Bescher.

Dicke Teile sind wenig oder fast nicht orientiert.

Man kann die Orientierung auch optisch sichtbar machen z.B. mit Spannungsoptik.

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Klaus

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Die Molekülorientierung wirkt sich fast nur auf den Fließbeginn und die nachfolgende Verfestigung bei großen Verformungen aus.
Der Einfluss auf die elastischen Eigenschaften kann vernachlässigt werden.

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