Was ist der Erweichungspunkt in der Physik?
Wenn ein Material wie Eis schmilzt, verwandelt es sich bei einer einzigen Temperatur, die als Schmelzpunkt bekannt ist, von einem Feststoff in eine Flüssigkeit. Viele Materialien schmelzen nicht mit steigender Temperatur, sondern werden weicher, ohne sich in eine Flüssigkeit zu verwandeln. Für die Produktformulierung und Qualitätskontrolle kann für diese nichtschmelzenden Materialien eine als Erweichungspunkt bezeichnete Temperatur bestimmt werden. Es gibt verschiedene Tests, um diese Temperaturen zu bestimmen, die je nach Material oder Verwendungszweck variieren.
Ein verwandter Wert ist die Glasübergangstemperatur, die mit ähnlichen Tests bestimmt werden kann. Materialien, die bei einer Temperatur nicht schmelzen, enthalten bei niedrigen Temperaturen eine sogenannte kristalline Struktur. Mit steigenden Temperaturen können sich die Moleküle mehr wie ein weiches Gummi oder ein flexibler Kunststoff als wie ein starres Material bewegen. Dies ist die Glasübergangstemperatur, die genannt wird, weil sich Glas an seinem Übergangspunkt von einer starren Platte zu einem flexiblen kunststoffartigen Material ändert.
Asphalt für Straßen und Dächer wird mit zunehmender Temperatur weicher. Hersteller und Verarbeiter müssen die Temperaturen kennen, bei denen Asphalt weich genug wird, um im Bauwesen verwendet zu werden. Der Erweichungspunkttest liefert die Temperaturen, die für die Qualitätskontrolle und die Arbeitstemperaturen während der Konstruktion erforderlich sind.
Bei einem Vicat-Erweichungspunkttest wird eine Nadel verwendet, die auf eine Probe mit einem bestimmten Gewicht auf der Nadel gedrückt wird. Die Proben werden in ein Ölbad gegeben und langsam mit festgelegten Geschwindigkeiten erhitzt, bis die Nadel einen bestimmten Abstand in das Testmaterial eindrückt. Der Erweichungspunkt ist die Temperatur, bei der das Eindringen der Nadel den angegebenen Abstand erreicht.
Eine andere Art des Erweichungstests ist der Ring-and-Ball-Test. Eine Kugel mit einem bekannten Gewicht wird auf eine Probe gelegt, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit erhitzt wird. Die Erweichungstemperatur ist erreicht, wenn die Kugel eine bestimmte Strecke in die Probe gedrückt hat.
Einige Klebstoffe, die als Schmelzklebstoffe bezeichnet werden, werden in einer Auftragspistole bis zu einem Punkt erhitzt, an dem sie fließen und verwendet werden können. Diese Produkte eignen sich nicht gut als Flüssigkeiten, daher kann eine Erwärmung über die Erweichungstemperatur hinaus zu einer schwächeren Klebeverbindung führen. Formulierer verwenden Erweichungspunkttests, um die optimalen Handhabungstemperaturen zu bestimmen.
Synthetische oder künstliche Polymere können aufgrund der unterschiedlichen Molekülketten, die den Formulierern zur Verfügung stehen, einen breiteren Bereich von Erweichungstemperaturen aufweisen. Ein vernetztes Polymer kann aufgrund der starren Struktur, die durch die vernetzten chemischen Bindungen bereitgestellt wird, einen hohen Erweichungspunkt aufweisen. Polymere können Additive enthalten, die es ihnen ermöglichen, bei niedrigeren Temperaturen zu fließen, was für Spritzguss- oder Klebstoffanwendungen nützlich sein kann.