Schwarz / Ebeling (Hrsg.) Kunststoffloinde Aufbau Eigenschaften Verarbeitung Anwendungen der Thermoplaste Duroplaste und Elastomere Autoren: Dr.-Ing. Otto Schwarz Dipl.-Ing. Friedrich-Wolfhard Ebeling Dipl.-Ing. Harald Huberth Dipl.-Ing. Harald Schirber Dipl.-Ing. Norbert Schlör 8., überarbeitete Auflage Vogel Buchverlag
Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 1 Das Kunststoffgebiet 11 1.1 Entwicklung (Kurzübersicht) 11 1.2 Einführung in die Kunststoff-Chemie 12 1.2.1 Stoffe, Materie 12 1.2.2 Chemische Verbindungen, Elemente, Atome, Moleküle 13 1.2.3 Organische Kohlenwasserstoffverbindungen 15 1.2.4 Reaktionsfähige Verbindungen 19 1.2.5 Chemische Grundvorgänge 21 1.2.6 Vom Rohöl zum Monomer 23 1.2.7 Polyreaktionen 26 1.3 Aufbau, Struktur und Zustandsbereiche 35 1.3.1 Bindungskräfte 35 1.3.2 Ordnungszustände 39 1.3.3 Eigenschaftsverändernde Faktoren 40 1.3.4 Technologisches Verhalten in Abhängigkeit von der Temperatur... 44 1.4 Zusatz- und Hilfsstoffe 49 1.4.1 Zusatz- und Hilfsstoffe für Kunststoffe 49 1.4.2 Zusatz- und Hilfsstoffe für Kautschuke 55 1.5 Lieferformen für Kunststofferzeugnisse 60 1.5.1 Formmassen 60 1.5.2 Halbzeug und Formteile 61 2 Thermoplaste 63 2.1 Polyethylen [PE] 63 2.1.1 PE-Sondertypen 67 2.2 Polypropylen [PP] 69 2.3 Cycloolefincopolymere [COC] 74 2.4 Polybutylen (Polybuten) [PB] 75 2.5 Polyisobutylen [PIB] 76 2.6 Ionomere 77 2.7 Polyvinylchlorid [PVC] 78 2.7.1 PVC-Modifikationen 85 2.8 Polyvinylidenchlorid [PVDC] 87 2.9 Polystyrol [PS] und Styrol-Copolymerisate 88 2.9.1 Polystyrolschaum 89 2.9.2 Polystyrol schlagfest [SB] 91 2.9.3 Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat [SAN] 93 2.9.4 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymere [ABS] 95 2.9.5 Acrylester-Styrol-Acrylnitril-Terpolymere [ASA] 98 2.10 Polymethylmethacrylat [PMMA], Acrylglas 99 7
2.11 Poiyacrylnitril [PAN] 103 2.12 Polyvinylcarbazol [PVK] 104 2.13 Polyacetal [POM] 106 2.14 Fluorpolymere HO 2.14.1 Polytetrafluorethylen [PTFE] HO 2.14.2 Perfluorethylenpropylen-Copolymer [FEP] 112 2.14.3 Perfluoralkoxy-Copolymer [PFA/TFA] 112 2.14.4 Polychlortrifluorethylen [PCTFE] 113 2.14.5 Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer [ETFE] 114 2.14.6 Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer [E-CTFE] 114 2.14.7 Polyvinylidenfluorid [PVDF] 115 2.14.8 Polyvinylfluorid [PVF] 115 2.15 Polyamide [PA] 117 2.16 Polycarbonat [PC] 124 2.17 Polyethylenterephthalat [PET] 128 2.18 Polybutylenterephthalat [PBT] 132 2.19 Polyphenylenether [PPE] 134 2.20 Polysulfon [PSU] 137 2.20.1 Polyethersulfon 139 2.20.2 Polyphenylensulfid [PPS] 140 2.21 Polyetheretherketon [PEEK] 141 2.22 Celluloseester [CA, CP, CAB] 142 2.23 Thermoplast-Gruppen - Weitere Thermoplaste 145 2.23.1 Standardkunststoffe 146 2.23.2 Technische Kunststoffe 146 2.23.3 Hochtemperaturbeständige Thermoplaste 146 2.23.4 Polyblends 150 2.23.5 Thermoplastische Elastomere 151 2.23.6 Flüssigkristalline Kunststoffe 157 2.24 Elektrisch leitfähige Kunststoffe 159 2.25 Biologisch abbaubare Kunststoffe 162 3 Duroplaste 165 3.1 Phenol-Formaldehyd [PF] 165 3.2 Harnstoff-Formaldehyd [UF] 170 3.3 Melamin- Formaldehyd [MF] 171 3.4 Melamin-Phenol-Formaldehyd [MPF] 173 3.5 Ungesättigte Polyesterharze (UP-Harze) 174 3.6 Siliconharze 182 3.7 Polyimide [PI] 184 3.7.1 Abgewandelte Polyimide 186 3.8 Epoxidharze (EP-Harze) 187 3.9 Vernetzte Polyurethane l"3 3.9.1 PUR-Schäume i95 3.9.2 Polyurethan-Gießharze 200 3.9.3 PUR-Lacke 202 3.9.4 PUR-Klebstoffe 203 4 Elastomere 205 4.1 Naturkautschuk [NR] 205 4.2 Isoprenkautschuk [IR] 205 4.3 Styrol-Butadien-Kautschuk [SBR] 209 4.4 Butadienkautschuk [BR] 211 4.5 Butylkautschuk (Isobutylen-Isopren-Kautschuk) [HR] 213 8
4.6 Chloroprenkautschuk [CR] 214 4.7 Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Nitrilkautschuk [NBR] 216 4.8 Polyurethan-Elastomere (PUR-Elastomere) 218 4.8.1 PUR-Gießelastomere 218 4.8.2 Thermoplastische Polyurethan-Elastomere [TPU] 220 4.8.3 Polyurethankautschuk [AU/EU] 221 4.9 Ehylen-Propylen-Kautschuk [EPM/EPDM] 222 4.10 Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk [EAM] 224 4.11 Polysulfidkautschuk (Thioplaste) [TM] 226 4.12 Epichlorhydrinkautschuk [CO, ECO, ETER] 228 4.13 Chlorsulfoniertes Polyethylen [CSM] 229 4.14 Fluorkautschuk [FKM] 230 4.15 Siliconkautschuk [Q] 231 5 Einfache Methoden zum Identifizieren von Kunststoffen 235 5.1 Voruntersuchungen 235 5.2 Dichte 236 5.3 Löslichkeit 237 5.4 Thermisches Verhalten 238 5.5 Brand- und Geruchsprobe 239 6 Grundlagen der Kunststoffprüfung 243 6.1 Verarbeitungseigenschaften von Formmassen 243 6.1.1 Schmelzindexprüfung (DIN EN ISO 1133) 243 6.1.2 Viskositätszahl/K-Wert (DIN EN ISO 1628) 246 6.1.3 Bestimmung der Rohdichte (DIN EN ISO 1183) 247 6.1.4 Schüttdichte, Stopfdichte und Füllfaktor (DIN EN ISO 60, DIN EN ISO 61, DIN ISO 171) 249 6.1.5 Rieselfähigkeit (DIN EN ISO 6186) 250 6.1.6 Korngröße und Kornverteilung 251 6.1.7 Flüchtige Bestandteile 251 6.1.8 Thermostabilität (PVC) 252 6.2 Mechanische Eigenschaften 252 6.2.1 Zugversuch (DIN EN ISO 527) 252 6.2.2 Biegeversuch (DIN EN ISO 178) 254 6.2.3 Bestimmung des Elastizitätsmoduls 257 6.2.4 Schlagbiegeversuch (DIN EN ISO 179) 258 6.2.5 Härteprüfungen 259 6.2.6 Bestimmung des Abriebs 260 6.3 Thermische Eigenschaften 260 6.3.1 Wärmeleitfähigkeit (DIN 52612, DIN 52613) 260 6.3.2 Wärmeausdehnung (ISO 11358) 260 6.3.3 Spezifische Wärme 261 6.3.4 Formbeständigkeit in der Wärme 261 6.3.5 Torsionsschwingungsversuch (DIN EN ISO 6721) 263 6.4 Elektrische Eigenschaften 263 6.4.1 Elektrische Widerstandswerte (DIN IEC 60093) 263 6.4.2 Dielektrische Eigenschaften (DIN IEC 60250) 267 6.4.3 Kriechstromfestigkeit (DIN IEC 60112) 267 6.4.4 Lichtbogenfestigkeit (DIN VDE 0303) 268 6.4.5 Durchschlagfestigkeit (DIN VDE 0303) 269 6.4.6 Elektrostatische Aufladung (DIN VDE 0303, DIN 53486) 269 6.4.7 Verhalten bei Glimmentladungen (DIN EN 60343) 270 9
6.5 Chemische Eigenschaften und Alterungsverhalten 270 6.5.1 Chemische Eigenschaften 270 6.5.2 Alterungsverhalten 271 6.6 Prüfung von Kautschuk und Gummi 273 6.6.1 Prüfungen am Rohkautschuk und an unvulkanisierten Mischungen 273 6.6.2 Prüfungen am Vulkanisat 276 6.7 Langzeitverhalten der Kunststoffe 281 6.7.1 Viskoelastizität 281 6.7.2 Statisches Langzeitverhalten 283 6.7.3 Dynamisches Langzeitverhalten 288 6.8 Weitere Prüfungen 290 6.8.1 Prüfung an Fertigteilen 291 6.8.2 Qualitätssicherung und -Überwachung 292 Kurzzeichen für Polymere in Anlehnung an DIN EN ISO 1043-1 295 Quellenverzeichnis 297 Stichwortverzeichnis 299