Kunststoffe (Technologie Werkstoffkunde)

Ähnliche Dokumente
NABENHAUER FOLIEN FÜR DIE INDUSTRIE

Kunststoffe. aus dem Raketenmodellbau nicht wegzudenken

Unterrichtsstunde zum Thema Kunststoffe. von Stefan Döge

Kunststoffe. Charakterisierung nach Eigenschaften. Wichtige Kunststofftypen

Kunststoffe. Martina Gerardi, Maxym Hrytsay. Baustoffe 1. Zfi 2a

Klausur 1: Werkstoffkunde Kunststoffe

SATTLER SATTLER. Werkstoffe Richtkenngrößen Auswahlhilfen. hain-management. Supply-Chain in der Gummi- und Kunststoffindustrie

Kunststofffreie/plastikfreie Konsumgüter und/oder kunststofffreie/plastikfreie Verkaufsverpackungen von Konsumgütern. Begriffsbestimmungen

2te Vorlesung. Topologie Strukturprinzip lange Kette Technologische Einteilung Polymere Exkurs: optische Eigenschaften Thermisches Verhalten

Handel mit Kunststoffhalbzeugen Tel / Fax /

Polymerwerkstoffe Was sollen Sie mitnehmen?

Kunststoffloinde. Schwarz / Ebeling (Hrsg.) Aufbau Eigenschaften Verarbeitung Anwendungen der Thermoplaste Duroplaste und Elastomere

Kunststofffreie / Plastikfreie Konsumgüter Güte- und Begriffsbestimmungen

Kunststoffe nach Maß. Halbzeuge, Fertigteile, Zuschnitte

Klausur 1: Werkstoffkunde II / Kunststoffe

Hochtemperatur - Kunststoffe mechanische Werte

Inhaltsverzeichnis. Inhaltsverzeichnis

Georg Abts. Kunststoff-Wissen für Einsteiger

Seite: 3/8 Smart ABS Datenblatt (en) Bendlay Datenblatt (en) Carbon Datenblatt (en) HiPS Datenblatt (de) Laybrick Datenblatt (en) Laywood Datenblatt (

Makromoleküle sind keine Erfindung des Menschen. Die Natur produziert jährlich mehr als Tonnen Polysaccharide und Lignin.

PA4.6 (PolyAmid 4.6)

Kunststoffkunde. Schwarz / Ebeling (Hrsg.) Aufbau Eigenschaften Verarbeitung Anwendungen der Thermoplaste Duroplaste und Elastomere

1. Unter welchen Bedingungen wird ein MolekÄl als MakromolekÄl bezeichnet?

vernetzt, nicht kristallin plastisch verformbar bei erhöhter T elastisch verformbar formfest

VG-Hausnorm. Konstruktionsrelevante Eigenschaftsmerkmale. 0. Zug-E-Modul-Raster Steifigkeit mechanisch

Elastomer- und kunststoffverträgliche

Elastomer- und kunststoffverträgliche Schmierstoffe

Die Alterung von Thermoplasten

PRÜFUNG BET232 CHEMIE- UND WERKSTOFFKUNDE. Bearbeitungstechnik. 45 Minuten. Note. Inhalt

Leseprobe. Georg Abts. Kunststoff-Wissen für Einsteiger ISBN: Weitere Informationen oder Bestellungen unter

Feuchtraumleuchte PSH-488

Sicherheitsrelevante Daten und Hinweise sowie erforderliche Kennzeichnungen können dem Sicherheitsdatenblatt Nr entnommen werden.

Kunststoffe Lern- und Arbeitsbuch für die

Polymer - Chemische Eigenschaften

Kunststoffe Lern- und Arbeitsbuch für die Aus- und Weiterbildung

Technologie der Kunststoffe

geschichte kunststoffe aus naturstoffe: celluloid (um 1870), kunsthorn (1897), cellulose (1910)

FDM-Materialien. Kontaktieren Sie uns, wenn Sie ein anderes Filament benötigen. z.b.: Farbe, Material oder Shore Härte.

Anlagen und Produktion Kunststoffe - Eine Einführung

1. Einleitung 1.1. Definition von Kunststoffen

Lieferprogramm Kunststoff-Halbzeuge

M-Tech P L A Z A. Technischer Großhandel. Lieferprogramm GUMMI-FORMTEILE. Inh. Marius Plaza Bahnhofstr Mindelheim

Inhalt. Vorwort...V. Arbeiten mit dem Lern- und Arbeitsbuch...XIII. Einführung Kunststoff ein künstlicher Stoff?... 1

Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften

FACHKUNDE Kapitel 4.1

Stoffliche Nutzung von Biomasse Bernburg

Lösungen in Kunststoff PTFE / TFM

Polymersyntheseverfahren

Erfahrungen und Grundlagen

Chemfrost N TECHNISCHES DATENBLATT. Langzeit-, Frost- und Korrosionsschutz. Optimaler Wärmetransport Umweltfreundlichkeit

Georg Menges, Edmund Haberstroh, Walter Michaeli, Ernst Schmachtenberg. Menges Werkstoffkunde Kunststoffe. ISBN (Buch):

Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften

Prof. Dr. Andreas Speicher

Auer Kunststofftechnik

1 Allgemeine Information Anwendungsbeispiele Conductix-Wampfler Standard-Gummiqualität... 3

Polyethylen (PE) Lösungen in Kunststoff

KUNSTSTOFF- ZEICHNUNGSTEILE / KOMPONENTEN SPANEND BEARBEITET

SCHLÄUCHE Preise auf Anfrage PVC-Gewebeschlauch

Aufbauelemente für isolierte Leitungen und Kabel

PE - Polyethylen Merkmale

ECOGEHR. Hr. Füssinger kurzfristig in Asien Vielen Dank Hr. Stintzing, neuer Schritt seit 1.3. mit BB

Alles aus Plastik!? Ein Stationenlernen zu Kunststoffen

Allgemeine Eigenschaften. Dichte. Zug-E-Modul Streckspannung. Schmelzpunkt Ausdehnungskoeffizient Wärmeleitfähigkeit Anwendungsbereich

Klausur 1: Werkstoffkunde Kunststoffe

Hohe mechanische Widerstandsfähigkeit. Vielfältige Oberflächen sind realisierbar

Thermoplastische Substratwerkstoffe. für die LDS-Technologie. SMT 2013 MID-Forum Form- und dimensionsstabil, hochtemperaturbeständig

MEDIZINISCHE HIGH-TECH-KUNSTSTOFFTEILE AUS DEM SCHWARZWALD

Kunststofftechnik 1201_Kunststofftechnik-Prospekt.indd :09:52

KARASTO- Anwendungstechnik

Befestigungselemente. Verschlusselemente. Reichelt Chemietechnik 14. Distanzelemente Isolierelemente Kabelmanagement. Kappen und Stopfen

Grundlagen Shore-Härteprüfung

Kunststoffe: Luxus für alle

Selection Chart Magnetventile

Kunststoffe. Herstellung, Eigenschaften & Einsatzgebiete. Mag. Gerald Trutschl

Inhaltsverzeichnis. Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymere (ABS) 98. Entwicklungsgeschichte 11. Bindungskräfte 33

Polyethylen (PE) 500/1000. Lösungen in Kunststoff

Gummi - Platte ohne Einlage NR/SBR 65

K O N Z E P T. FENSTER & TÜREN GmbH. Profilwerkstoff VEKA

Selection Chart Magnetventile

9 Kunststoffe. Inhaltsverzeichnis. 9.1 Literaturempfehlungen Kunststoffe 9.1

Die Kunststoffverarbeitung in den 90er Jahren

Übersicht Hotmelt-Moulding Werkstoffe

Kunststoffe. 2.1 Einteilung. 2.2 Herstellung

POLYMERS DACH. Tribologisch optimierte Compounds.

Machen wir s möglich! Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen

Repetitionen Chemie und Werkstoffkunde

Die Verwertung der PET- Flaschen. Walter Riedl

Die Mischungen und ihre zunehmenden Risiken Referent: Karl-Friedrich Berger

Förderung, Dosierung. Förderung, Dosierung. CS / 13 4 *** *** PP PVC PE/ 1 / 1 Lebensmittelzulassung EU + USA. Förderung, Dosierung

Vorwort. Georg Abts. Kunststoff-Wissen für Einsteiger ISBN: Weitere Informationen oder Bestellungen unter

Bibliografische Informationen digitalisiert durch

KUNSTSTOFFE. Chemieaufgabe zur Überprüfung von Kompetenzen

Produktkatalog E: Rund- und Vierkantschnüre aus geschäumten Elastomeren

NR-KAUTSCHUK PLATTEN / NATURAL RUBBER SHEETS NR

Kunststoffe. Eigenschaften und Darstellungen

Kunststoffe. H.-C. Langowski Verpackungstechnik - Systeme Kunststoffe

ESZ-Moosgummi aus dem Werkstoff EPDM und NR Vielfalt für anspruchsvolle Lösungen. ESZ-Moosgummi Lieferprogramm. Stand 10/2015

Anschraubpuffer. Gehäusezubehör. Material: s. Tabelle / VTD-91, VTD-93, SK-03, SK-07

Transkript:

Grundlage: 1.0 Basiswissen Kunststoffe Kunststoffe (Technologie Werkstoffkunde) Definition: Stoffe, deren Grundbestandteil synthetisch oder halbsynthetisch erzeugte Polymere sind, bezeichnet man als Kunststoffe Die Werkstoffeigenschaften wie Formbarkeit, Härte, Elastizität, Bruchfestigkeit, thermischeund chemische Beständigkeit lassen sich in weiten Grenzen durch die Auswahl des Ausgangsmaterials, das Herstellungsverfahren und die Beimischung von Additiven nahezu grenzenlos variieren. Diese entstandenen Kunststoffe unterscheidet man dann unter Thermoplasten und Duroplasten. Diese sind nach DIN EN ISO 1043 genormt. Halbsynthetische Kunststoffe entstehen durch die Verarbeitung natürlicher Polymere (z.b. Zellulose zu Zelluloid). Synthetische Kunststoffe werden durch Polymerisation aus einem Monomer erzeugt. 1.1 Charakterisierung durch Eigenschaften 1.1.1 Thermoplaste Sind Kunststoffe, die aus langen, linearen Molekülen bestehen. Durch Energiezufuhr werden diese Materialien formbar bis plastisch und können mit verschiedenen Verfahren verarbeitet werden. Nachdem das jeweilige Werkstück wieder abgekühlt ist, behält es seine Form. Dieser Prozess ist reversibel (umkehrbar). Die meisten der heute verwendeten Kunststoffe fallen unter diese Gruppe. Für einfache Konsumwaren, Verpackungen usw. werden häufig Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyethylenenterephtalat (PET) und Polystyrol (PS) eingesetzt. Technische Teile werden meist aus Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copplymer (ABS), Polyacetal (POM), Polyamid (PA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethersulfon (PES), Polycarbonat (PC), Polyphenylensulfid (PPS), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyimid (PI) gefertigt. In der Bauindustrie, insbesondere für Dachbahnen, Fensterprofile und Rohre wird vielfach der Werkstoff Polyvinylchrlord (PVC) verwendet, der aber in der Regel mit Zusatzstoffen in den Eigenschaften (hart oder weich) modifiziert wird. Um neue bisher noch nicht vorhandene Eigenschaften zu erzeugen, können auch zwei oder mehrere Thermoplaste vermischt werden. Dieser neue Kunststoff ist dann ein Polyblend.

1.1.2 Duroplaste Kunststoffe, die bei der Verarbeitung räumlich eng vernetzen. Diese Vernetzung erfolgt chemisch zwischen den Molekülen der Ausgangsmaterialien. Dieser Vorgang ist nicht umkehrbar. Sobald ein derartiges Material vernetzt ist, kann es nur noch mechanisch bearbeitet werden. Duroplaste sind meistens hart und spröde. Bei Hitzeeinwirkung werden Duroplaste nicht weich. Deshalb werden sie häufig für Elektroinstallationen verwendet. Einer der verbreitetsten und ältesten Kunststoffe dieser Klasse ist Bakelit. In diese Gruppe fallen auch praktisch alle Kunstharze wie beispielsweise Expoxide. 1.1.3 Elastomere Zu den Elastomeren gehören alle Arten von vernetztem Kautschuk. Die Vernetzung erfolgt beispielsweise durch Vulkanisation mit Schwefel, mittels Peroxiden, Metalloxiden oder Bestrahlung. Die Elastomere sind weitmaschig vernetzt und daher flexibel. Elastomere werden beim Erwärmen nicht weich und sind in den meisten Lösemitteln nicht löslich. Daher werden sie für Hygieneartikel oder Chemikalienhandschuhe verwendet. Die Gummimischung von Autoreifen ist ebenfalls ein Elastomer, diese erhält ihre Eigenschaften durch Vulkanisation. Beispiele für Elastomere sind Naturkautschuk (NR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Chlororen-Kautschuk (CR), Butadien- Kautschuk (BR) und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). 1.2 Häufigste Verarbeitungsformen: Extrudieren (Spritzen durch eine Düse mit Vorheizen) Spritzgießen ( Spritzen in eine Form) Kalandrieren (beheizte Walzen zum Herstellen von z.b. Folien) Schäumen (Schaumstoff) 1.3 Wichtige Massenkunststoffe Etwa 90% der weltweiten Produktion entfallen in der Reihenfolge ihres Anteils auf die folgenden sechs Kunststoffe Name Kürzel Art 1. Polyethylen PE Polymer 2. Polypropylen PP Polymer 3. Polyvinylchlorid PVC Polymer 4. Polystyrol PS Polymer 5. Polyurethan PUR Polyaddukt 6. Polyethylenterephthalat PET Polykondensat

2.0 Polypropylen (PP) 2.1 Art Polypropylen(PP) gehört zu der Gruppe der Polyolefine. Es wird durch Polymerisation des Monomers Propen mit Hilfe von Katalysatoren gewonnen. 2.2 Historie: 1951 stellten John Paul Hogan und Robert Banks zum vermutlich zum ersten Mal Polypropylen her. Die großtechnische Synthese begann 1957 durch die Arbeit von Giulio Natta. Im Jahr 2001 wurden 30 Millionen Tonnen Polypropylen hergestellt. 2.3 Eigenschaften: Im Gegensatz zu vielen anderen Kunststoffen gibt es bei PP viele Variationen von der Molekülstruktur, der mittleren Molmasse, der Molmasseverteilung, sowie weiterer Parameter. Somit können auch seine Eigenschaften beeinflusst werden, wodurch eine Vielzahl von PP- Sorten existieren. 2.3.1 Dichte: Verhältnismäßig geringe Dichte:zwischen 0,895 g/cm³ und 0,92 g/cm³ - somit ist PP der leichteste aller Kunststoffe. Härte, Steifigkeit, Festigkeit: Diese Eigenschaften sind bei PP niedriger, als bei anderen Kunststoffen, jedoch höher, als bei Polyethylen. 2.3.2 Gebrauchstemperaturen Obere Gebrauchstemperatur: 100 110 C Kristallit- Schmelzbereich: 160 165 C PP wir bei Kälte Spröde. Das liegt an der Glasübergangstemperatur von 0 C Diese mechanischen Eigenschaften können durch die Einlagerung mineralischer Füllstoffe, wie zum Beispiel Kreide oder Glasfasern deutlich erweitert werden. 2.3.3 Beständigkeit PP ist gegenüber Alkoholen, organischen Lösungsmitteln und Fetten,beständig. Unbeständig ist es hingegen gegenüber Benzin, Benzol und Kohlenwasserstoffen. 2.3.4 Löslichkeit: gute Löslichkeit in Xylol, Tetralin und Decalin sowie weiteren Lösungsmitteln. PP ist für Anwendungen im Lebensmittelbereich und der Pharmazie geeignet, da es haut-und gesundheitsfreundlich ist. Physiologisch ist es daher unbedenklich. 2.3.5 Härte, Steifigkeit, Festigkeit:

Diese Eigenschaften sind bei PP niedriger, als bei anderen Kunststoffen, jedoch höher, als bei Polyethylen. 2.4 Herstellung und Verarbeitung Die Herstellund erfolgt durch Polymerisation von Propen. Strukturformel von PP: Die Methyl-Seitengruppe kann isotaktisch, syndiotaktisch oder ataktisch eingebaut sein. Diese Anordnung hat Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften: 2.4.1 Isotaktischer Aufbau Der isotaktische Aufbau, welcher z. B. mit Hilfe von Ziegler-Natta-Katalysatoren erzeugt werden kann, resultiert in einer kristallinen Struktur des PP. Dies lässt sich auf den, stets auf einer Seite der Molekülkette befindlichen Methylrest zurückführen, welcher das Makromolekül in eine HELIX-Form zwingt. 2.4.2 Ataktischer Aufbau Die ataktische Variante des PP ist hingegen nicht kristallin, sondern amorph. 2.5 Verarbeitung Die Verarbeitung von PP geschieht durch: -Warmumformungen -Spritzgießen -Extrudieren -Blasformen -Schweißen -Tiefziehen -spanende Verarbeitung -Partikelschaum. Außerdem wird es zu Fasern gezogen, woraus Vliese und Gewebe hergestellt werden.

2.6 Anwendungen: Wegen seiner variabelen und vielseitigen Eigenschaften wird PP in sehr vielen verschiedenen Gebieten verwendet: 2.6.1 Maschinen und Fahzeigbau: Innenausstattung für PKW, Amaturenbretter und Batteriegehäuse, Fahrzeugverkleidungen, Crashelemente 2.6.2 Haushalt: Flaschenverschlüsse, kochfeste Folien, wiederverwendbare Behälter, Haushaltsgeräte 2.6.3 Elektrotechnik: Gehäuse, Kabelummantelungen, Isolierfolien 2.6.4 Lebensmittelindustrie: Trinkhalme, Verpackungen, Einmalgeschirr

2.6.5 Bautechnik Rohrleitungen, Dämm- und Isolierstoffe, Armaruren 2.6.6 Verpackungstechnik Thermotransportboxen 2.6.7 Sicherheit Kindersitze, Fahrradhelme 2.6.8 Kunststoffgeldscheine Australien Dollar, Neuseeland Dollar

2.6.9 Textilindustrie Vliese, Gewebe, Sporttextilien, Heimtextilien 2.6.10 Anlagenbau Behälterbau, Rohre 2.7 Folgerung Isotaktische Polypropylene (PP) sind universelle Standardkunststoffe mit einem ausgeglichenen Eigenschaftsniveau. 2.8 Werkstoffeigenschaften Polypropylen bietet: einen niedrigen Preis eine gute Festigkeit, Steifigkeit, und Schlagzähigkeit, eine sehr gute Chemikalienfestigkeit eine spezielle Dauerbiegefestigkeit (10 Millionen Biegungen) eine gute Spannungsrissbeständigkeit N eine Streckspannung Rs von 37 2 mm

N ein E-Modul (Belastung: Zug) E von 1200 2 mm eine Reißdehnung A R von 20 500 % 1 5 eine Längenausdehnungszahl α von 15 10 K Ein Nachteil sind jedoch die sehr schlechten Kälteeigenschaften 3.1 Art 3.0 Polymethylmethacrylat Polymethylmethacrylat (PMMA), bekannter unter dem Handelsnamen Plexiglas oder auch als Acrylglas ist ein synthetischer, glasähnlicher thermoplastischer Kunststoff. 3.2 Historie: Polymethylmethacrylat wurde 1928 etwa gleichzeitig in Deutschland, Großbritannien und Spanien entwickelt und 1933 zur Marktreife gebracht. Es wird heute in großen Mengen hergestellt und findet vielseitige Verwendung als splitterfreier und leichter Ersatz für Glas (z. B. Schutzbrillen, etc.). Die ersten Kontaktlinsen aus Kunststoff wurden etwa 1939 aus PMMA hergestellt. Eines der ersten Alltagsprodukte aus PMMA waren Deckel von Plattenspielern (Braun "SK4" von 1956, der so genannte "Schneewittchensarg"). 3.3 Herstellung: 3D Strukturformel von Polymethylmethacrylat: Durch die Polymerisation der Grundstoffe: Aceton, Blausäure, Schwefelsäure und Methanol entsteht PMMA.

Diese Stoffe sind zwar giftig, das Produkt PMMA ist aber ungiftig, was es auch für die innere Medizin und andere sensible Bereiche interessant macht. Ein Ende der 1990er Jahre in Japan entwickeltes Verfahren arbeitet ohne Blausäure und Aceton. PMMA verbrennt knisternd, mit gelblicher Flamme, süßlichem Geruch, ohne zu tropfen und ohne Rückstände. 3.3 Eigenschaften 3.3.1 Dichte: g ca. 50 Prozent geringere Dichte gegenüber Mineral-Glas (ca. 1,18 3 ) cm 3.3.2 Mechanische Eigenschaften: -elastisch und schlagfest N -E-Modul (Zug-): 2700..3200 2 mm N -Reißfestigkeit: 70 2 mm -gute spanabhebende Bearbeitung möglich -Hardness M97 (8N) -Wasseraufnahme [%- Gew.] =0,30 Euro -Material-Kosten =6,00 kg 3.3.3 Verarbeitung: -ab 100 C leicht verformbar. Bei Abkühlung in Wasser bleibt diese Form erhalten -Verbindungen durch Kleben oder Schweißen möglich -lässt sich sehr gut mit CO 2 -Lasern schneiden oder gravieren -Wärmeformbeständigkeitsgrenze = 85 C 1 -Längenausdehnungskoeffizient = 7,0E-05 K 3.3.4 Optische Eigenschaften: 3.3.4.1 Brechungsindex nf (486nm) 1,497 nd (589nm) 1,491 nc (656nm) 1,489 3.3.4.2 weitere optische Parameter AbbescheZahl nd 1 in =57,2 AbbeValue nf nc Trübung % =1 blurring Doppelbrec hung( rel.) birefiring ence( relative) (bei 0 = min., 10 = max.) =2

Transmission (in %) Von 380...780nm (VIS) =92 (3 mm, farblos) -transmittiert Licht besser als normales Glas -lässt je nach Typ ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen durch aber hält Infrarotstrahlung zurück. Deshalb wird PMMA auch für Gewächshäuser und in der Röntgenstrahllitographie verwendet. 3.3.5 Beständigkeit uns Löslichkeit -witterungs- und alterungsbeständig -beständig gegen Säuren und Laugen mittlerer Konzentration. -beständig gegen Benzin und Öl -Alkohol und Benzol greifen PMMA an 3.4 Einsatzgebiete 3.4.1 Kfz-Industrie: Rückleuchtenglas, Reflektor, Lichtleiter, Blinkerglas 3.4.2 Elektroindustrie: Lichttechnik, Leuchtenabdeckung 3.4.3 Optische Industrie: Schauglas, Linsen, Brillenglas, Prismenplatten, Lichtleiter 3.4.4 Haushaltsartikel: Tastenkappe, Handydisplay, Gehäuse 3.4.5 Bauwesen: Polymerbeton, Industriefussboden, Verglasungen, Sanitärbauteil (z.b. Badewanne), Möbel 3.4.6 Orthopädie: Knochenzement (z.b. zur Verankerung von Hüftendoprothesen) 3.4.7 Zahnmedizin: Total- und Teilprothesen 3.4.8 Textilindustrie: Bestandteil von Polyacrylfasern,