Spezielle Baustofflehre Kunststoffe Plaste und Elaste Polymere und Plastics

Transkript

1 Spezielle Baustofflehre Kunststoffe Plaste und Elaste Polymere und Plastics Thomas A. BIER Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik, Leipziger Straße 28, Freiberg, Baustofflehre 2010

2 Verwendung von Kunststoffen

3 Kunststoffe

4 Anwendungsgebiete im Bauwesen Als Bauteile Rohre, Dachrinnen, Fassadenelemente, Fensterrahmen, Plexiglas (Lichtkuppeln), Dacheindeckungen, Behälter, Fußbodenbeläge, Folien, Schaumstoffe, Dämmstoffe Dichtungsmittel, Kleber Kautschuk, Silikone, Fliesenkleber Zusatz zu Mörteln und Betonen Latexsuspensionen, Dispergierbare Pulver, Bewehrungsschutz Zusatzmittel Verflüssiger, Fließmittel, Entschäumer, Stellmittel, Schwindreduzierer Baustofflehre 2010

5 Anwendungsbeispiele im Bauwesen

6 Anwendungsbeispiele im Bauwesen

7 Herstellung von Kunststoffen Bildungsmechanismen Kunststoffe werden in der Regel synthetisiert, indem gleichartige Grundbausteine, die Monomere, zu kettenförmigen, verzweigten oder vernetzten Makromolekülen, den Polymeren, zusammengefügt werden. Dabei können die Monomere aus zwei oder mehr verschiedenartigen Stoffen aufgebaut sein. Der Polymerisationsgrad gibt an, aus wie vielen Monomermolekülen ein Makromolekül im Durchschnitt besteht. Es werden drei grundsätzliche Bildungsmechanismen unterschieden: Polymerisation Polykondensation Polyaddition Baustofflehre 2010

8 Kunststoff Formelausschnitt Name des Monomeren Formel des Monomeren PE Polyethen Ethen PP Polypropen Propen PS Polystyrol Styrol PVC Polyvinylchlorid Vinylchlorid Baustofflehre 2010

9 Kunststoffe Polymerisation Polykondensation Baustofflehre 2010

10 Kunststoffe Polyaddition Baustofflehre 2010

11 Thermoplaste Duroplaste - Elastomere Thermoplaste In Thermoplasten liegen die Makromoleküle hauptsächlich nebeneinander vor. Wird ein solcher Kunststoff erwärmt, können die Moleküle aneinander entlanggleiten und der Gegenstand verformt sich. Beim Abkühlen erhärtet der Kunststoff zu einer neuen Form. Duroplaste Die Duroplaste sind aus Makromolekülen aufgebaut, die engmaschig miteinander vernetzt sind. Dabei entstehen zwischen den Molekülen feste Bindungen, so daß die Moleküle beim Erhitzen nicht aneinander vorbeigleiten können. Elastomere Die Makromoleküle der Elastomere bilden dichte "Knäule". Beim Dehnen eines Gegenstandes aus Elastomeren werden die "Knäule" auseinandergezogen. Läßt man den Gegenstand wieder los, "verknäulen" sich die Moleküle erneut. Baustofflehre 2010

12 Thermoplaste Duroplaste - Elastomere

13 Eigenschaften von Folien

14 Verhalten beim Abkühlen Vielleicht habt Ihr schon einmal festgestellt, dass Kunststoffe im Winter (oder im Tiefkühlfach) spröder und weniger elastisch sind als bei wärmeren Temperaturen, und dass sie beim Erwärmen dehnbarer und flexibler werden (so hilft es z.b. bei Tupperdosen, den Deckel unter warmes Wasser zu halten, damit er leichter auf die Dose passt). All dies hat mit der Glasübergangstemperatur, abgekürzt Tg, zu tun. Die Glasübergangstemperatur ist die Temperatur, bei der Polymere (allerdings nur ganz oder teilweise amorphe Polymere) vom flüssigen oder gummielastischen, flexiblen Zustand in den glasigen oder hartelastischen, spröden Zustand übergehen, sie wird daher auch "Erweichungstemperatur" (film forming temperature) genannt. Sie ist für jeden Kunststoff spezifisch, das heißt, dass man Kunststoffe anhand ihrer Glasübergangstemperatur unterscheiden kann. Baustofflehre 2010

15 Spannungs Dehnugsdiagramme

16 Temperatur und Härte Einfluss der Temperatur auf die Kugeldruckhärte von Acetalcopolymerisat Baustofflehre 2010

17 Temperaturverhalten Temperaturverhalten Baustofflehre 2010

18 Temperaturverhalten

19 Herstellung und Verarbeitung

20 Duroplaste: Herstellung von Formteilen durch Spritzguss

21 Thermoplaste: Herstellung durch Umformen Abkanten Stauchen, Formstanzen Mechanisches Tiefziehen Rotations-Tiefziehen Baustofflehre 2010

22 Chemische Zusatzmittel - Fließmittel

23 Fließmittel mit elektrostatischer Wirkung

24 Elektrostatische und sterische Wirkung

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26 Redispergierbare Kunststoffpulver Anti Blocking agent ( ブロッキング防止剤 ) Protectant Colloid ( 水溶性保護コロイド ) Dispersion into Water ( 水への分散 ) Redispersion ( 再乳化 ) Spray Drying ( 噴霧乾燥 ) Emulsion Particle ( エマルジョン粒子 ) Emulsion ( エマルジョン ) Redispersible Powder ( 再乳化粉末樹脂 ) Redispersible Emulsion ( 再乳化エマルジョン ) Baustofflehre 2010

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29 Filmbildung im Mörtel nach Putermann and Malorny

30 Filmbildung im Mörtel nach Ohama

31 Anwendungsbeispiele - Zusammensetzung Calcium Aluminate Cement Ordinary Portland Cement System 1 System 2 Fondu Lafarge CEMI 42.5 from Schwenk 4 19 Calcium Sulfate Hemi Hydrate 7 7 Dolomite Quartz Sand Redispersible powders 0~6 Plasticizer Polycarboxylateether Retarder Citric acid Accelerator Lithium Carbonate ~6 Stabilizer Cellulose ether CAC CAC CS CS CAC:OPC:CS =64:13: =31:51:18 System 1 System OPC Typical Formulations in Europe CAC:OPC:CS OPC 0 This Study Baustofflehre 2010

32 Heat Evolution (mw/g) Anwendungsbeispiele - Eigenschaften RE 525Z EVA ; Tg 7 LDM 2072P VA/Veo/Ac ; Tg 14 Polymer/Powder=0% 2% 4% 6% :Gel time :Initial setting time :Final setting time DM 200 LDM 7000P VA/Veo ; Tg 14 Ac/Meac ; Tg Time (minutes) Baustofflehre 2010

33 Beobachtung der Filmbildung im ESEM 1 hour without RE525Z with RE525Z 2% with RE525Z 6% 5μm 5μm 2μm 1 day 10μm 5μm 5μm Baustofflehre 2010

34 Beobachtung der Filmbildung im ESEM Polymer/Powder=6%) without Polymer with RE525Z with DM200 with LDM2072P Baustofflehre 2010

35 Beobachtung der Filmbildung im ESEM without Polymer with RE525Z Polymer/Powder=6% with DM200 with LDM2072P Baustofflehre 2010