Einführung in die Kunststoffverarbeitung

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1 Einführung in die Kunststoffverarbeitung von Walter Michaeli unter Mitwirkung von Mitarbeitern des Instituts für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen und Mitarbeitern des Süddeutschen Kunststoff-Zentrums (SKZ), Würzburg 4. erweiterte Auflage des Werkes Menges, Einführung in die Kunststoffverarbeitung Mit 200 Abbildungen und 10 Tabellen HANSER

2 VII Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Aufbau und Einteilung der Kunststoffe Aufbau der Kunststoffe Herstellung von Kunststoffen Polymerisation Poykondensation Polyaddition Bindungskräfte in Polymeren Einteilung der Kunststoffe Thermoplaste Duroplaste und Elastomere Copolymere und Polymergemische Zuschlagstoffe 19 3 Physikalische Eigenschaften der Kunststoffe Thermodynamische Werkstoffeigenschaften Dichte Wärmeausdehnung Wärmeleitfähigkeit Spezifische Wärmekapazität Fließeigenschaften von Polymerschmelzen Newtonsche und Nicht-Newtonsche Fluide Ansätze zur Beschreibung des strukturviskosen Schmelzeverhaltens Potenzansatz nach Ostwald und de Waele Carreau-Ansatz Einfluß der Temperatur auf das Fließverhalten Messung viskoser Fließeigenschaften Kapillarviskosimeter Rotationsviskosimeter Elastische Eigenschaften von Polymer-Schmelzen Normalspannungen Zeitabhängiges Verhalten Abkühlen aus der Schmelze Erstarrung amorpher Thermoplase Erstarrung teilkristalliner Thermoplaste Nukleierung Bestimmung des Kristalisationsgrades 42

3 VIII 4 Werkstoffkunde der Kunststoffe Allgemeines zum Werkstoffverhalten Spannungs-Dehnungs-Verhalten Kurzzeit-Verhalten Stoßartige Beanspruchung Verhalten bei langzeitiger und ruhender Beanspruchung Schwingende Beanspruchung Eindruck-, Verschleiß- und Reibverhalten Härte Abrieb Reibverhalten Elektrisches Verhalten Dielektrisches Verhalten Elektrische Leitfähigkeit Durchschlagfestigkeit Elektrostatische Aufladung Optisches Verhalten Brechung und Dispersion Transparenz Glanz Farbe Akustisches Verhalten Verhalten gegen Umwelteinflüsse Widerstandsfähigkeit gegen Medien Spannungsrißbeständigkeit Diffusion und Permeation Bevvitterung Biologisches Verhalten Brandverhalten Gebrauchstauglichkeit und Qualitätssicherung 69 5 Aufbereitung von Kunststoffen Einleitung Aufbereitungsmaschinen Additive 81 6 Verarbeitungsverfahren für Kunststoffe Extrusion Der Extruder Der Einschneckenextruder Die Schnecke Der Plastifizierungsvorgang Der Doppelschneckenextruder Temperiersystem Extrusionsanlagen Extrusionswerkzeug Nachfolgeeinrichtungen Anlagenbeispiele Coextrusion 100

4 6.2 Extrusionsblasformen und Streckblasen Extrusionsblasformen Der Verfahrensablauf Die Maschine Das Mehrfachblasformen Coextrusionsblasformen Streckblasen Vorformlingherstellung Verfahren aus erster und zweiter Wärme Vor- und Nachteile des Streckblasverfahrens Spritzgießen Maschine und Verfahrensablauf Baugruppen Plastifiziereinheit Schließeinheit Werkzeug Werkzeugtemperierung Maschinenbett und Steuereinheit Besonderheiten bei der Elastomer- und Duromerverarbeitung Verfahrensvarianten Herstellung von Formteilen aus duroplastischen Preßmassen Der Werkstoff Duroplastische Preßmasse" Das Preßverfahren Schäumen von Kunststoffen Schäumen von Reaktionskunststoffen Verarbeitung von niedrigviskosen Reaktionskunststoffen Verstärken von Kunststoffen Materialien Verarbeitungsverfahren Handlaminierverfahren Prepregverarbeitung, Tapelegen, Autoklavieren Faserspritzen Faserwickeln Pultrusionsverfahren Pressen faserverstärkter Kunststoffe Bauteilkonstruktion und -auslegung Prozeßsimulation bei der Preßverarbeitung Kalandrieren Verarbeitung durch Gießen Gießen Schüttsintern Schleudergießen (Rotationsformen) Foliengießen Umgießen Imprägnieren 169 IX

5 X 7 Weiterverarbeitungstechniken für Kunststoffe Thermoformen Maschinen Verfahrensschritte Schweißen von Kunststoffen Heizelementschweißen (HE-Schweißen) Direkte Heizelemente-Schweißverfahren Indirekte HE-Schweißverfahren Warmgasschweißen Reibschweißverfahren Verfahren mit äußerer Reibung Verfahren mit innerer Reibung Strahlungsschweißverfahren Induktionsschweißen (Elektromagnetisches Schweißen) Kleben von Kunststoffen Mechanismus der Klebung Einteilung der Klebstoffe Physikalisch abbindende Klebstoffe Chemisch abbindende Klebstoffe (Reaktionsklebstoffe) Werkstoffeinflüsse auf die Klebbarkeit von Kunststoffen Verfahrensablauf beim Kleben Mechanische Bearbeitung Sägen Fräsen Schleifen und Polieren Bohren Drehen Recycling von Kunststoffen Einleitung Aufbereitung von Kunststoffabfällen Werkstoffliche Verwertung von Kunststoffabfällen Rohstoffliche Verwertung Energetische Verwertung Abschließende Bemerkungen 221 Stichwortverzeichnis 224