Christian Bonten. Kunststofftechnik. Einführung und Grundlagen. 2., aktualisierte Auflage HANSER

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Matthias Diefenbach
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1 Christian Bonten Kunststofftechnik Einführung und Grundlagen 2., aktualisierte Auflage HANSER

2 Werkstoff Beweglichkeit Vorwort V Vorwort zur 2. Auflage V Vorwort zur 1. Auflage V Der Autor: Prof. Christian Bonten IX Hinweise zur Benutzung des Buches XI 1 Einleitung Kunststoff der Moderne Einsatzgebiete von Kunststoffen Kunststoffe und Design Literaturverzeichnis 11 2 Grundlagen Von Monomer zu Polymer Grundlagen der Polymerchemie Herkunft der Monomere Polymersynthese Polymerisation Copolymerisation (Sonderform der Polymerisation) Polykondensation Polyaddition Die Molmasse von Polymeren Bindungskräfte und Brown'sche Molekularbewegung Innermolekulare chemische Bindungen Intermolekulare physikalische Bindungen Brown'sche Molekularbewegung der Polymerketten Mechanismen der Erstarrung und Unterteilung der... Polymere 35

3 die Festkörpereigenschaften Begriffsbestimmung XIV Primärstruktur von Polymeren: Konstitution und Konfiguration Sekundär und Tertiärstrukturen von Polymeren: Konformation Amorphe Strukturen Kristalline Strukturen Einfluss der Primärstruktur Überstrukturen Polymere Rohstoff nicht nur für Kunststoffe Grundlagen der Kraftübertragung Wichtige Begriffe Festigkeit Steifigkeit Zähigkeit SpannungsDehnungsDiagramme Zustandsbereiche von Kunststoffen Glasübergangstemperatur Tg Kristallitschmelztemperatur Tm Zustandsbereiche vernetzter Polymere Mechanische Ersatzmodelle Kunststoff und Kunststofftechnik Literaturverzeichnis KunststoffWerkstofftechnik Verhalten in der Schmelze Fließeigenschaften und deren Messung Strömungsmechanische Grundlagen Einflüsse auf das Fließverhalten Das Konzept der repräsentativen Viskosität Dehnung von Schmelze Strangaufweitung und Schrumpf Rheometrie Messung der Fließeigenschaften Die Messung des Schmelzemassefließrate MFR Das HochdruckKapillarrheometer Rotationsrheometer Dehnrheometer Verhalten als Festkörper und deren Messung Mechanische Eigenschaften von Kunststoffen Der Zugversuch Der Schnellzerreißversuch Zeit und Temperatureinfluss auf das mechanische Verhalten 107

4 Inaktive Aktive Additive Fließhilfsmittel XV Der Zeitstandversuch Der Schwingversuch Der Biegeversuch Physikalische Eigenschaften Elektrische Eigenschaften Magnetische Eigenschaften Optische Eigenschaften Akustische Eigenschaften Werte für den Wärme und Stoffaustausch Spezifische Enthalpie h Spezifische Wärmekapazität cp Dichte p Wärmeleitfähigkeit A Wärmeausdehnungskoeffizient a Temperaturleitfähigkeit a Wärmeeindringzahl & Stofftransport Beeinflussung der Eigenschaften durch Zusatzstoffe Verstärkungsstoffe Zusatzstoffe Die Fasern und das Prinzip der Verstärkung Die Aufgaben der Matrix Kraftübertragung des Faserkunststoffverbunds Defekte in FaserkunststoffVerbunden Nanopartikel als aktive Zusatzstoffe FunktionsZusatzstoffe Viskositätsverändernde Zusatzstoffe Weichmacher Zumischung anderer Polymere Bildung von Polymerblends Schlagzähmodifizierer Keimbildner (Nukleierungsmittel) Haftvermittler Leitfähige Zusatzstoffe Füllstoffe Zusatzstoffe Von Polymer zu Kunststoff Einführung in die KunststoffAufbereitung Der Doppelschneckenextruder Verfahrenstechnik Charakteristische Kennwerte Zusatzaggregate 181

5 Einblick Beeinflussung XVI 3.5 Prozess, Struktur, Eigenschaften im Verarbeitungsprozess Eigenspannungen Orientierung von Makromolekülen Orientierung von Fasern Kristallisation Bildung einer Makrostruktur: Schäumen von Kunststoffen Veränderungen mit der Zeit in die Alterung von Kunststoffen Alterungsursachen Alterungsvorgänge Mechanische Alterungsmechanismen Physikalische Alterungsmechanismen Chemische Alterungsmechanismen Wirkweise von Alterungstabilisatoren Alterungserscheinungen Charakterisierung des Alterungsfortschritts Kurzdarstellung einiger wichtiger Kunststoffe Polyethylen (PE) Polypropylen (PP) EthylenPropylen(Dien)Copolymere (EPDM) Polyvinylchlorid (PVC) Polystyrol (PS) StyrolButadienStyrolCopolymere (SBS) StyrolAcrylnitrilCopolymere (SAN) AcrylnitrilButadienStyrolCopolymere (ABS) AcrylnitrilStyrolAcrylesterCopolymere (ASA) Polyamid (PA) Polybutylenterephthalat (PBT) Polyethylenterephthalat (PET) Polycarbonat (PC) Polymethylmethacrylat (PMMA) Polyoxymethylen (POM) Polytetrafluorethylen (PTFE) Polyetheretherketon (PEEK) Polyethersulfon (PES) und Polysulfon (PSU) 245

6 XVII 3.26 Polyphenylensulfid (PPS) Cellulosederivate Polyhydroxyalkanoate (PHA) Polylactid (PLA) Thermoplastisches Polyurethan (TPEU, auch TPU) Polyurethan (PUR) Epoxidharze (EP) Melaminformaldehydharz (MF) PhenolFormaldehyd oder Phenolharz (PF) HarnstoffFormaldehydharz (UF) Ungesättigtes Polyesterharz (UP) Literaturverzeichnis KunststoffVerarbeitungstechnik Extrusion Extruderschnecke und Zylinder Der Hochleistungsextruder Helibar Rohrund Profilextrusion Flachfolienund Plattenextrusion Schlauch und Blasfolienextrusion ExtrusionsBlasformen CoExtrusion Spritzgießen Der Spritzgießprozess Das Plastifizieraggregat Die Schließeinheit mit Spritzgießwerkzeug Rheologische Auslegung Thermische Auslegung Einfluss des Spritzgießprozesses auf die Eigenschaften des Bauteils Vorstellung einiger Sonderverfahren Spritzprägen ThermoplastschaumSpritzgießen KaskadenSpritzgießen Spritzgießcompoundieren MehrKomponentenVerfahren SandwichSpritzgießen Fluidinjektionstechniken 317

7 XVIII Hinterspritztechnik SpritzstreckBlasformen Variotherme Werkzeugtemperierung Verarbeitung von vernetzenden Kunststoffen Pressen Transferpressen Spritzgießen Verarbeitung von Polyurethan Technologie der FaserkunststoffVerbunde Handlaminieren und Faserspritzen Pressen von SMC und GMT Pultrusion von Endlosfasern Arbeiten mit Prepregs Harzinjektionsverfahren Dreidimensionale Faserkunststoffverbundstrukturen Weiterverarbeitung Thermoformen Mechanische Bearbeitung von Kunststoffen Schweißen Heizelementschweißen Ultraschallschweißen Vibrationsreibschweißen Laserschweißen Kleben Fügen durch Schnappverbindungen, Schrauben und Nieten Beschichten von Kunststoffen Beschichtete Bauteile Beschichtungsverfahren Literaturverzeichnis Produktentwicklung mit Kunststoffen Kunststoffe als Konstruktionswerkstoffe Kunststoffspezifische Alleinstellungsmerkmale Werkstoffvorauswahl Geometrische Unterteilung von Produkten Großflächige Produkte Gehäuseartige Produkte Behälterartige Produkte Komplexe Produkte Funktionsspezifische Produkte Bedeutung für die Wahl des Verarbeitungsverfahrens 395

8 Erhöhung XIX 5.3 Konstruieren mit Kunststoffen Anforderungen an Produkte und Funktionen Nutzen der Gestaltungsfreiheit Integration von Funktionselementen Nutzung der Gestaltungsfreiheit des Flächenträgheitsmoments Werkstoffgerechtes Konstruieren Fertigungsgerechtes Konstruieren Beanspruchungsgerechtes Konstruieren Dimensionierung gegen eine zulässige Spannung Dimensionierung gegen eine kritische Dehnung Dimensionierung gegen den Zeiteinfluss Lebensdauervorhersage Kurzzusammenfassung der kunststoffgerechten Konstruktion Nutzen von Prototypen in der Produktentwicklung Rapid Prototyping Stereolithographie (SLA) Selektives Lasersintern (SLS) Laminated Object Manufacturing (LOM) DPrinting (3DP) Strangablegeverfahren (FDM oder FFF) Rapid Tooling Gießverfahren Lasersintern Wahl eines Prototypverfahrens Anforderungen an den Prototyp Protoypen für großflächige Produkte und für gehäuseartige Produkte Protoypen für behälterartige Produkte Protoypen für komplexe Produkte Literaturverzeichnis Kunststoffe und Umwelt Kunststoffabfälle Sind Kunststoffe giftig? Biopolymere und Biokunststoffe Bioabbaubare Kunststoffe Biobasierte Kunststoffe Von Biopolymer zu Biokunststoff Aufbereitung von Biopolymeren 476

9 XX 6.4 Ressourcenschonung mit Kunststoffen Herkunft des Begriffes der Nachhaltigkeit" Der BrundtlandBericht und das KyotoProtokoll Ressourcenschonung mit Kunststoffen Regenerative Energieerzeugung mit Kunststoffen Fazit Literaturverzeichnis 489 A A.l Empfehlungen zur Abfassung einer Bachelor/Masterarbeit am IKT 491 Unterschiedlicher Anspruch an eine Bachelor, Master und Doktorarbeit 491 A.2 Wissenschaftliche Methoden 492 A.2.1 Quellenuntersuchende Methoden 492 A.2.2 Theoretische Methoden 492 A.2.3 Empirische Methoden 493 A.3 Wissenschaftliche Arbeit 494 A.4 Bachelor oder Masterarbeit 495 A.4.1 Zum Titel der Abschlussarbeit 495 A.4.2 Zum der Arbeit 495 A Zusammenfassung 496 A Einleitung 496 A Hauptteil 496 A Schlussbemerkungen 498 A Anhang 498 A.4.3 Zum Umfang der Arbeit 498 A.4.4 Zum Schreibstil der Arbeit 498 Index 501

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