Vicat-Erweichungstemperatur

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Vicat-Erweichungstemperatur

Methodische Grundlagen

Das Ziel der Wärmeformbeständigkeitsmethode nach Vicat besteht in der quantitativen Charakterisierung der Wärmeformbeständigkeit eines Kunststoffes. Es erfolgt dazu die Bestimmung der Wärmeformbeständigkeitstemperatur Vicat, die methodisch bedingt quantitativ nicht mit der mit Hilfe anderer experimenteller Methoden ermittelter Wärmeformbeständigkeitstemperaturen (wie z. B. die Wärmeformbeständigkeitstemperatur HDT übereinstimmen muss [1].

Die Norm DIN EN ISO 306 [2] legt vier Verfahren zur Bestimmung der VICAT-Erweichungstemperatur fest, die nach der gewählten Prüflast und der Heizrate bezeichnet werden:

Verfahren

A 50:	mit einer Kraft von 10 N und eine Heizrate von 50 °C/h
A 120:	mit einer Kraft von 10 N und eine Heizrate von 120 °C/h
B 50:	mit einer Kraft von 50 N und eine Heizrate von 50 °C/h
B 120:	mit einer Kraft von 50 N und eine Heizrate von 120 °C/h

Dabei wird die Temperatur in °C bestimmt bei der eine Eindringspitze 1 mm tief in die Oberfläche des Prüfkörpers eingedrungen ist. Die Eindringspitze hat einen kreisförmigen Querschnitt von 1 mm² Fläche. Die gemessene Temperatur wird als Vicat Softening Temperature VST bezeichnet. Für die Prüfung werden quadratische (Grundfläche 10 x 10 mm²) oder runde (Mindestdurchmesser 10 mm) Prüfkörper mit einer Dicke von 3 mm bis 6,5 mm verwendet. Die Oberflächen müssen eben und parallel sowie gratfrei sein.

Prinzip der VICAT-Prüfgeräte

Das VICAT-Prüfgerät besteht aus einem Stab mit Auflageteller für die Prüfgewichte und einer Aufnahmevorrichtung für die Eindringspitze sowie einer kalibrierten Messuhr zur Eindringtiefenbestimmung. Die beschriebenen Prüfkörper werden auf einer Prüfkörperauflage positioniert und mit einer definierten Heizrate im Silikonbad oder mit Luftheizung erwärmt (siehe Bild).

Bild:

Messanordnung zur Bestimmung der VICAT-Erweichungstemperatur

Beispiele für VICAT-Erweichungstemperaturen

Da die VICAT-Einweichungstemperatur auf eine Änderung der Molekülgröße reagiert, kann durch die Messung auf verarbeitungsbedingte thermische Schädigung geschlossen werden.

Tabelle: VICAT-Erweichungstemperaturen für verschiedene Kunststoffe [3, 4]

Werkstoff	VST (°C)
	A 50	B 50
Thermoplaste unverstärkt
PE-HD		75
PE-LD	52
PE-UHMW	130	74
PP	150	90
POM		150
PA 6		200
PBT		190
PC		145
PMMA		103
PVC-U	83	77
PVC-P		42
PS		84
SAN		106
ABS		87
Thermoplaste verstärkt
PP + 20 M.-% Talkum	153	95
PP + 40 M.-% Talkum	153	98

Eine umfassende Literaturanalyse zu den experimentellen Werten der VICAT-Erweichungstemperaturen ist in [5] für die Werkstoffe ABS, ASA, ECTFE, ETFE, EVA, FEP, HABS, PA6, PA66, PA46, PA610, PA612, PA 11, PA 12, PA1010, PA1, PB-1, PPI, PBT, PC, PCTFE, PE-HD, PE-HMW, PE-LD, PE-UD, PE-MD, PE-UHMW, PE-X, PEEK, PEI, PEK, PESU, PET, PHR, PI, PMMA, PMMI, POM, PP, PPA, PPE, PPS, PPSU, PS, PSU, PTFE, PVC, PVDF, SAN und SB-Copo enthalten. Darüber hinaus sind Beispiele für die Abhängigkeit der VICAT-Erweichungstemperatur von Füllstoffgehalten von Teilchen bzw. Nanoteilchen in verschiedenen Thermoplasten angegeben.

Literaturhinweise

[1]	Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 602–605, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)
[2]	DIN EN ISO 306 (2014-03): Kunststoffe – Thermoplaste – Bestimmung der Vicat-Erweichungstemperatur (VST)
[3]	Carlowitz, B.: Tabellarische Übersicht über die Prüfung von Kunststoffen. Giesel Verlag für Publizität, Isernhagen (1992) (ISBN 978-3980294201; siehe AMK-Büchersammlung unter C 9)
[4]	Campus® Datenbank: http://www.campusplastics.com (Zugriff am 06.05.2020)
[5]	Kotter, I., Grellmann, W.: Vicat Softening Temperature and Heat Distortion Temperature. In: Grellmann, W., Seidler, S.: Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landolt-Börnstein. Volume VIII/6A3, Springer Verlag, Berlin (2014) S. 62–75, (ISBN 978-3-642-55165-9; siehe AMK-Büchersammlung unter A 16)