Technisches Training. Teil III. Kunststoffdetails

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1 Technisches Training Teil III Kunststoffdetails Seite: 1

2 Technisches Training Amorphe Kunststoffe Teilkristalline Kunststoffe Thermoplastische Elastomere Hochtemperaturbeständige Kunststoffe Datenbanken Thermoplaste Seite: 2

3 Amorphe Thermoplaste Seite: 3

4 Amorphe Polymere PS GP PS HI SAN ABS PC PC/ABS PMMA Seite: 4

5 Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) Seite: 5

6 ABS Acrylnitril A Chemikalienresistenz B Butadien Schlagzähigkeit Glanz Fließfähigkeit Steifigkeit S Styrol Seite: 6

7 ABS Herstellungsprozeß Massepolymerisation Emulsionspolymerisation Seite: 7

8 Emulsionspolymerisation-Prozeß Butadien Wasser Katalysator Seife Kautschuk Styrol Acrylnitril Katalysator Seife GRC Salz SAN Ausflockung Zentrifuge Wasser Compounding Endprodukt Seite: 8

9 Massepolymerisation-Prozeß Monomer gelöster Kautschuk mit Styrol und Acrylonitril-Gemisch Entgasung Granulierung Produktion ohne 2. Phase Kontinuierlicher Prozeß Seite: 9

10 Vergleich zwischen... Emulsion 3000er TEREZ-Reihe Hochglanz, Gelbstich Galvanotypen Selbsteinfärbung eher schwierig Masse 5000er TEREZ-Reihe Matte Oberfläche Keine Galvanotypen Für Selbsteinfärbung geeignet Seite: 10

11 Vergleich zwischen... Emulsion (3000 TEREZ-Reihe) Masse (5000 TEREZ-Reihe) kleine Butadien Partikel große Butadien Partikel SAN GRC Seite: 11

12 Generelles Eigenschaftsprofil ABS Hochglanzoberflächen Matte Oberflächen Zähigkeit bei Minustemperaturen Gute Verarbeitbarkeit Gute Chemikalienresistenz Geringer Schrumpf Gute Bedruckbarkeit und Verklebbarkeit Seite: 12

13 ABS erhältlich mit Flammschutz Hochtemperaturbeständigkeit Hohe Steifigkeit (Glasfaser verstärkt) UV-Resistenz BgVV KTW Antistatische Zusätze Seite: 13

14 Charakterisierung von ABS MFI Fließfähigkeit Charpy / Izod Schlagzähigkeit Vicat / HDT Wärmeformbeständigkeit Glanz Seite: 14

15 Charakterisierung von ABS MFI (220 C / 10 kg) 3-50 g /10 Min. Charpy KSZ 8-50 kj/m 2 Vicat C Seite: 15

16 ABS Anwendungen Fahrzeug-Innenraum Seitenverkleidung Armaturenteile Seite: 16

17 ABS Anwendungen Fahrzeug-Außenteile Galvanotypen für Frontgrill Seite: 17

18 ABS Anwendungen Spielzeug Armaturen Heizventile Telekommunikation Rotation Computergehäuse Schreibgeräte Haushaltswaren Smart Cards Seite: 18

19 Styrol-Acryl-Nitril (SAN) Seite: 19

20 SAN Schlüsseleigenschaften Transparent Steifigkeit Mittlere Hitzebeständigkeit Gute Chemikalienresistenz Gute Abriebfestigkeit Gute Verarbeitbarkeit Seite: 20

21 SAN Anwendungen Haushaltswarenbereich Sanitärbereich Verpackungssektor Medizinischer Bereich Optische Anwendungen Seite: 21

22 Polystyrol (PS) GP Standard HI Hochschlagfest Seite: 22

23 PS Eigenschaften PS Standard glasklar hart, spröde geringe Wasseraufnahme gute Verarbeitbarkeit beständig gegen alkalische Waschmittel Seite: 23

24 PS Eigenschaften PS HI HI milchig schlagzäh etwas geringere Härte geringe Wasseraufnahme gute Verarbeitbarkeit beständig gegen alkalische Waschmittel Seite: 24

25 PS Anwendungsbeispiele Lebensmittelverpackungen Haushaltswaren Spielzeug Audio- / Videokassetten Bürozubehör Fernsehgehäuse Kosmetikartikel CD-Hüllen Seite: 25

26 Polycarbonat (PC) Seite: 26

27 PC Polymerisation Bisphenol A + Phosgen => Polycarbonat + Säure Seite: 27

28 PC Schlüsseleigenschaften Hochschlagfest Glasklar Gute Einfärbbarkeit Hochglanz Gute Wärmeformbeständigkeit Gute Flammeigenschaft Geringe Kriechneigung BGVV konforme Typen Seite: 28

29 PC große Farbbandbreite transparent transluzent gedeckt Seite: 29

30 PC Anwendungsbeispiele Leuchtenbereich Küchenbedarf Gehäuseteile - Haushaltswaren Automobil Elektrotechnik Medizintechnik Seite: 30

31 TEREZ PC/ABS Blend Eigenschaften gute Verarbeitbarkeit höhere Schlagzähigkeit bei Minustemperaturen hohe Hitzebeständigkeit gute Bedruckbarkeit Seite: 31

32 Vergleich Kerbschlagzähigkeit PC/ABS C PC Seite: 32

33 TEREZ PC/ABS Blend Anwendungen Automobil Fahrgastinnenraum Außenbereich Seite: 33

34 Polymethylmetacrylat (PMMA) Seite: 34

35 PMMA Polymerisationsprozeß MMA => - Emulsionpolymerisation = PMMA - Suspenionpolymerisation Seite: 35

36 PMMA große Farbbandbreite transparent transluzent gedeckt Seite: 36

37 PMMA Eigenschaften höchste Lichtdurchlässigkeit hervorragende UV-Beständigkeit hohe Härte und Steifigkeit glasklare Transparenz kratzfeste Oberflächen Seite: 37

38 PMMA Abhängigkeit vom Molekulargewicht Molekulargewicht Verarbeitbarkeit Spannungsrißbeständigkeit Wärmeformbeständigkeit Seite: 38

39 PMMA Anwendungen Leuchtenabdeckungen Automobil Haushaltswaren Optische Anwendungen Seite: 39

40 Materialauswahl amorphe Polymere Transparent ABS PC PMMA SAN PS PVC Transparenz mittel gut sehr gut mittel mittel schlecht Schlagzähigkeit gut sehr gut mittel schlecht schlecht mittel Verarbeitbarkeit gut mittel mittel sehr gut sehr gut gut Chemikalienresistenz mittel schlecht mittel sehr gut mittel mittel Hitzebeständigkeit mittel sehr gut gut mittel mittel mittel Kratzbeständigkeit mittel mittel sehr gut gut mittel schlecht UV-Beständigkeit mittel gut sehr gut mittel mittel gut Seite: 40

41 Teilkristalline Thermoplaste Seite: 41

42 PE (VLDPE, LDPE, LLDPE, HDPE, EVA) PP (PPH, PPC) PA PA 6 PA 6.6 PA 4.6 PA 6.6 teilaromatisch POM PET PBT Seite: 42

43 Polyethylen (PE) Seite: 43

44 Polyethylen PE VLD PE sehr niedrige Dichte PE LD PE niedrige Dichte PE HD PE hohe Dichte PE LLD PE linear verzweigt, niedrige Dichte EVA Ethylenvinylacetat-Copolymer Seite: 44

45 Eigenschaftsprofil Polyethylen niedrige Dichte hohe Zähigkeit, Reißdehnung sehr geringe Wasseraufnahme geringe Wasserdampfdurchlässigkeit hohe Beständigkeit gegen Spannungsrißbildung gute Ver- und Bearbeitbarkeit schlechte Verklebbarkeit niedrige Wärmeformbeständigkeit Seite: 45

46 Polyethylen in Abhängigkeit der Dichte 0,88 0,89 0,9 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,965 LDPE HDPE VLDPE LLDPE LD/EVA Seite: 46

47 Polyethylen Hochdruckverfahren Niederdruckverfahren PE Typ PE-LD PE-HD Druck bei Herstellung bar Temperatur bei Herstellung C Dichte g/cm 3 0,91-0,935 0,94-0,97 Schmelztemperatur C Dauergebrauch ohne Belastung C Seite: 47

48 Verarbeitbarkeit PE in Abhängigeit des MFI Seite: 48

49 Anwendungen PE HD Trink-Abwasserleitungen Fittinge Heizöltanks Eimer Transportbehälter Flaschenkästen Mülltonnen Haushaltsgegenstände Seite: 49

50 Anwendungen PE LD Kabelummantelungen Transportbehälter Verpackungsfolien Verbundfolien Flaschen Tuben Seite: 50

51 Polypropylen (PP) Seite: 51

52 Eigenschaftsprofil PP niedrige Dichte (0,91 g/mm 2 ) höherer Schmelzbereich Schmelzpunkt ca. 160 C Dauerwärmeformbeständigkeit ca. 110 C (ohne äußere Belastung) PPH in der Kälte spröde PPC auch in der Kälte schlagzäh geringe Spannungsrißneigung geringe Wasseraufnahme Filmscharnierfähigkeit schlechte Verklebbarkeit Seite: 52

53 Homopolymere P - P - P - P... P - P - P - P Polymerkette besteht nur aus Propyleneinheiten PP-Aufbau Randomcopolymerisate P - P - P - P -C - P - P - C - P... P - P - C - P - P - P Propylen und Comonomereinheiten in statistischer Verteilung Block Copolymerisate P - P - P - P P P - E - P... - P E - E - E - E... - E Mehrphasige Copolymere PPH und EPR Kautschuk Seite: 53

54 Vergleich PPC / PPH Finapro PP H 5060 C 5660 Zug-E-Modul MPa KSZ-Charpy kj/m 2 5,5 (RT) 13 (RT) 6 (-20 C) HDT (0,45 Mpa) C 100 C 92 C Seite: 54

55 Vergleich PP - HDPE geringere Dichte Filmscharniereigenschaften höhere Wärmeformbeständigkeit Seite: 55

56 Anwendungsbeispiele PP Transportbehälter Werkzeugbehälter Kofferschalen Rohrsysteme Fasern Medizinische Geräte Spielzeug Drahtumantelungen Batteriegehäuse Ablaufarmaturen Seite: 56

57 Polyoxymethylen (POM) Seite: 57

58 Polymerisation von POM H n C = O H Formaldehyd H - C - O - M Polyacetal Seite: 58

59 POM Homo + Copo Vergleich POM - Homopolymerisat POM - Copolymerisat - höhere Steifigkeit Ringether - bessere Chemikalienbeständigkeit - bessere Verarbeitbarkeit - höhere Zähigkeit Seite: 59

60 POM Eigenschaften hohe Abriebfestigkeit gute Rückstellfähigkeit Federwerkstoff hohe Ermüdungsfestigkeit geringere Wasseraufnahme niedriger Reibungskoeffizient gute elektrische Eigenschaften gute Fließfähigkeit Verarbeitungstemperaturen höher 240 C - Abspaltung Formaldehyd Seite: 60

61 POM Zusätze/ Verstärkungsstoffe Molybdändisulfid Silikon PTFE % Glasfasern Glaskugeln verbesserte Gleiteigenschaften Erhöhung der Steifigkeit POM ohne Verstärkung POM 20 % GF Zug-E-Modul (MPa) Kerbschlagzähigkeit / Charpy kj/m Seite: 61

62 POM Anwendungen Maschinenbau Schrauben Zahnräder Lager Federelemente Elektrotechnik Steckverbindungen Isolatoren Möbel Gleitschienen Schlösser Rollen Verpackungen Feuerzeugtanks Seite: 62

63 Polyamid (PA) Seite: 63

64 Polyamid-Arten Teilaromatisch 6.6 / 6I I / 6T 260 Seite: 64

65 Polymerisation PA 6 (CH 2 ) 5 C - N O H unter Druck bei 260 C (CH 2 ) 5 N - C H O n Caprolactam Monomer Polycaprolactam Polyamid 6 Seite: 65

66 Polymerisation PA 6.6 NH (CH 2 ) 6 NH CO (CH 2 ) 4 CO n Hexamethylendiamin + Adipinsäure Seite: 66

67 PA Eigenschaften hohe Festigkeit hohe Formbeständigkeit in der Wärme hohes Dämpfungsvermögen gute Verarbeitbarkeit Wasseraufnahme Seite: 67

68 PA Molekularer Aufbau Seite: 68

69 PA Verstärkungsstoffe / Modifizierungen Trockenschlagzähmodifizierung Elastomermodifizierung Gleitmodifizierung (PTFE, MOS2, Silikon) Kristallisationsbeschleunigung Flammschutz Verstärkung mit: Glasfasern Glaskugeln Mineral Seite: 69

70 Anwendungsbeispiele PA Maschinen, Gerätebau Laufrollen Kupplungsteile Dübel Verstellmotorgehäuse Elektrotechnik Gehäuse für Elektrogeräte Handbohrmaschinengehäuse Seite: 70

71 Anwendungsbeispiele PA Fahrzeugbau Gehäuseteile Klimaschalter Lüfterräder Möbelbau Türbeschläge, Möbelscharniere Verpackung Wurst- und Käseverpackung Seite: 71

72 Polybutylenterephtalat (PBT) Polyethylenterephtalat (PET) Seite: 72

73 Herstellung PET/PBT Polykondensation Terephtalsäure + Ethylenglykol => PET Terephtalsäure + Butandiol => PBT Seite: 73

74 PBT Eigenschaften hohe Festigkeit hohe Zähigkeit geringe Wasseraufnahme hohe Wärmeformbeständigkeit gute Verarbeitbarkeit Naturton opak - hellelfenbeinfarbig Seite: 74

75 PET Eigenschaften Härte Festigkeit geringe Wasseraufnahme Hohe Zähigkeit gute Witterungsbeständigkeit gute Spannungsrißbeständigkeit Seite: 75

76 PET optische Eigenschaften PET -> kaltes Werkzeug -> amorphes Produkt -> glasklare Formteile PET -> beheiztes Werkzeug -> teilkristallines Produkt -> milchige Formteile PET GF - optimale Kristallisation bei Werkzeugtemperatur von ca. 130 C Seite: 76

77 Wasseraufnahme Vergleich PBT / PET % 5 PA 6 PA 6.6 PBT h 100 h 1000 h 2000 h 3000 h Seite: 77

78 Vergleich PET / PBT Zug-E-Modul PET PBT PET GF 30 PBT GF 30 Seite: 78

79 Vergleich PET / PBT Wärmeformbeständigkeit HDT 1,8 MPa PET GF 30 PBT GF 30 Seite: 79

80 Anwendungen PET / PBT Automobil Türgriffe Spiegelgehäuse Dachrehling Medizintechnik Blutröhrchen Elektronik Elektromotorgehäuse Sicherungsgehäuse Steckverbinder Widerstandsgehäuse Verpackungen Flaschen Seite: 80

81 Thermoplastische Elastomere Seite: 81

82 Thermoplastische Elastomere Thermoplastische Thermoplastische Elastomere Elastomere Kunststoffe Seite: 82

83 Thermoplastische Elastomere - Blockcopolymere - Elastomerlegierungen H - H - H - W - W - W - H - H - H Elastomeranteil als feine Phase in Thermoplast oder umgekehrt vor Seite: 83

84 Thermoplastische Elastomere - Blockcopolymere - Elastomerlegierungen TPE-S TPE-A TPE-E TPE-U Shore 30A - 85A Shore 60A - 70D Shore 60A - 74D Shore 70A - 75D PP/EPDM Shore A40-50D TPE-V Weichphase teilvulkanisiert Seite: 84

85 Gegenüberstellung TPE - Gummi Gummi + hohe Temperaturbeständigkeit + hohes Rückstellverhalten + hohe Verschleißfestigkeit - hoher Verarbeitungsaufwand - nicht wieder Aufschmelzbar TPE + Verarbeitbarkeit + Produktivität (2K-Teile) + Recycling - geringe Temperaturbeständigkeit - geringeres Rückstellverhalten Seite: 85

86 Vergleich TPE TPE-V TPE-S TPE-E TPU Dichte 0,97 1,2-1,3 1,2 1,1 Rückstellfähigkeit gut schlecht gut gut Einsatztemperatur C 135- (-60) (-30) (-70) (-40) Verarbeitbarkeit sehr gut sehr gut gut mittel Seite: 86

87 Anwendungen TPE Sport Automobil Haushaltsanwendungen Baubereich Dichtungen Seite: 87

88 Hochtemperaturbeständige Thermoplaste / Hochleistungspolymere Seite: 88

89 Warum Hochleistungskunststoffe? Hohe Steifigkeit, Chemikalienbeständigkeit bei hohen Temperaturen Substitution von Metallen, Duroplasten => Gewichtsersparnis, Funktionalität Neue Anwendungen mit hohen Anforderungsprofilen => neue Konstruktionmöglichkeiten (z. B. im Motorraum) Höhere Sicherheitsanforderungen Seite: 89

90 Übersicht HT-Thermoplaste PPS - Polyphenylensulfid - teilkristallin, Tm 285 C LCP - Liquid Crystal Polymer - flüssigkristallin, Tm bis350 C PEEK - Polyetheretherketon - teilkristallin, Tm 334 C PEI - Polyetherimid - amorph, Tg 225 C PA 4.6- Stanyl - teilkristallin,tm 295 C Seite: 90

91 Anwendungen Stanyl Automobil Elektrotechnik Haushaltsbereich Seite: 91

92 Datenbanken für Thermoplaste Campus Polymat Seite: 92

93 Seite: 93

94 Seite: 94

95 Seite: 95

96 Seite: 96

97 Seite: 97

98 Seite: 98

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