Glasübergangstemperatur

Die Glasübergangs- oder Erweichungstemperatur (TG) ist die Temperatur, bei der bei einem Glas oder amorphen Kunststoff die größte Änderung der Verformungs-fähigkeit auftritt. Dieser sog. Glasübergang trennt den unterhalb liegenden spröden energieelastischen Bereich (=Glasbereich) vom oberhalb liegenden weichen entropieelastischen Bereich (=gummielastischer Bereich). Durch die Aufnahme von Feuchte sinkt die Glasübergangstemperatur bei polymeren Werkstoffen ab.

Kristalline Kunststoffe weisen im Gegensatz dazu eine Schmelztemperatur auf. Bei teilkristallinen Kunststoffen gibt es sowohl für die kristalline Phase die Schmelztemperatur als auch für die amorphe Phase die Glasübergangstemperatur.

Messung
Die Messung der Glasübergangstemperatur kann mit Hilfe der thermo-mechanischen Analyse (TMA) oder der dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) erfolgen. Bei der TMA wird eine starke Änderung des E- und G-Moduls sowie ein ausgeprägtes Maximum der Dämpfung in einem engen Temperaturbereich beobachtet. Das DSC-Signal ändert sich dabei ebenfalls deutlich.

Da die Glasübergangstemperatur von der Heiz- bzw. Kühlrate bei der Messung abhängt, wird für sie häufig ein Temperaturintervall angegeben. Im allgemeinen nimmt sie mit steigender Rate zu.

Einsatztemperatur von Kunststoffen
Die Art des Kunststoffes entscheidet darüber, ob er oberhalb oder unterhalb der Glasübergangstemperatur verwendet werden kann. Allgemein steigt die Glasübergangstemperatur mit der Vernetzungsdichte des Kunststoffes.

Duroplaste: Einsatz unterhalb der Glasübergangstemperatur.
Teilkristalline Thermoplaste: Der Einsatz über die Glasübergangstemperatur hinaus ist möglich. Die Schmelztemperatur bildet meistens die obere Einsatz grenze.
Amorphe Thermoplaste: Einsatz unterhalb der Glasübergangstemperatur.
Elastomere: Einsatz überhalb der Glasübergangstemperatur. Die Zersetzungstemperatur bildet die obere Temperaturgrenze.

Auswirkungen
Für das Unglück des Space Shuttles Challenger wurde eine elastomere O-Ring-Dichtung verantwortlich gemacht, die unterhalb ihrer Glasübergangstemperatur betrieben wurde, wo sie nur ungenügend elastisch war und folglich nicht dicht blieb. Austretender Treibstoff führte daraufhin zur Explosion der Raumfähre.