Glasübergangstemperatur - Tg

Tg – Glasübergangstemperatur bei Epoxies

Die Glasübergangstemperatur ist einer der wichtigsten Werte eines Epoxy. Damit wird die Temperatur bezeichnet, bei der sich das Polymer von einem harten, glasartigen Material in ein weiches, gummiartiges umwandelt.
Epoxies sind Duroplaste, welche beim Aushärteprozess chemisch vernetzen. Das ausgehär-tete Epoxy hat keinen Schmelzpunkt. Während eines erneuten Erwärmens wird es nicht flüs-sig (dies im Gegensatz zu thermoplastischen Materialien). Beim Erwärmen bzw. Erhitzen wechselt es jedoch in einen weicheren Zustand.

Was genau ist die Tg?

Beim Überschreiten der Glasübergangstemperatur (Tg) – nicht zu verwechseln mit Schmelz-punkt (Tm) – wechselt das Epoxy von einem harten, steifen, glasartigen Zustand in einen weicheren, „gummiartigen“ Zustand.
Die Tg ist in Wirklichkeit nicht eine absolute Temperatur sondern ein Temperaturbereich, in welchem sich die Mobilität der Polymerketten signifikant erhöht. Eine Reihe von Faktoren bestimmen letztendlich die Tg: chemische Struktur des Epoxies, Art des Härters und der Aushärtegrad.
Üblicherweise wird die Tg mittels Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC), nach ASTM E1356 gemessen (“Standard Test Method for Assignment of the Glass Transition Tempera-ture by Differential Scanning Calorimetry”).

Beeinflussen der Tg eines Epoxies

Die Tg wird von der Aushärtung beeinflusst. Tiefe Härtetemperaturen resp. Raumtemperatur (RT) werden die tiefst mögliche von allen möglichen Tg’s für diese chemische Zusammensetzung ergeben.
Sehr hohe Tg-Werte sind nie erreichbar mit einer RT-Aushärtung. Wird das gleiche Material jedoch bei einer erhöhten Temperatur ausgehärtet resultiert als Folge auch eine höhere Tg.
So kann ein Epoxidklebstoff eine Tg zwischen 60°C und 110°C haben, abhängig von der gewählten Aushärtung. Das ist auch mit ein Grund, weshalb es so wichtig ist, eine genaue Temperaturkontrolle bei der Aushärtung eines Epoxy-Schlauchliners zu haben.

Weitere Tg-Überlegungen

Normalerweise weisen Klebstoffe mit der höchsten Tg auch die beste Temperaturbeständigkeit und deshalb auch die höchsten Zugfestigkeiten bei hohen Temperaturen auf.
Mit Ausnahme von erheblichen exothermischen Reaktionen im Zusammenhang mit der Aushärtung kann als generelle Regel gesagt werden, dass die Tg nicht wesentlich höher sein kann als die höchste Temperatur während der Aushärtung. Für weitere Details dazu s. Broschüre „Die Aushärtung machts…”.

Überlegungen zum Schlauchlining

Generell lässt sich aufgrund dieser Aussagen behaupten, dass eine Warmaushärtung des Materials zu besseren Ergebnissen des Endproduktes führt. Vor allem wenn in der Folge der Sanierung chemische oder thermische Belastungen zu erwarten sind muss eine gewisse Tg erreicht werden um den Belastungen stand zu halten.

Ein weiterer Rückschluss der oben genannten Eigenschaften der Tg ist, dass ein Inliner der beim Einbau aufgrund von Fehlern oder unerwarteten Umständen zusammengefallen ist, durch eine nachträgliche Erhitzung oberhalb der erreichten Tg wieder weich gemacht werden kann und so eventuell noch einmal in Verbindung mit einem Stützschlauch aufgestellt werden kann.

Auswirkung der Tg auf:

Modul: Grundsätzlich gilt die folgende Abhängigkeit von Modul zu Klebstoff: je höher die Tg, umso höher die quervernetzte Dichte und das Modul. Wird ein Epoxy über die Tg erhitzt sinkt das Modul. Das ist bezeichnend für den Wechsel von glasartig/hart in einen weicheren Zustand.
Eine hohe Tg mit einem hohen Modul resultiert in eine hohe Steifigkeit, was in den meisten Fällen gleichzusetzen ist mit einem tiefen Dehnungsvermögen und einer eher geringfügigen Energievernichtung bei RT. Das Modul unterhalb der Tg hat ein primär reziprokes Verhältnis mit Temperatur.

Zugscher- und Abscherfestigkeit:
Mit Anstieg der Temperatur sinken Zug- und Abscherfestigkeit eines Epoxies. Nebenbei bemerkt wird dieser Effekt oft als Mittel zum Entfernen eines gehärteten Epoxies benutzt. Mit dem Erweichen des Epoxies treten überwiegend kohä-sive Brüche auf. Dies erlaubt es, die zwei verklebten Substrate einfacher zu lösen.


Last updated byJonas Bodenbeneder