Arbeiten mit Kunststoffen

Werkstoffen hat sich wegen ihrer VieWiltigkeit und schnellen Verbreitung jedoch bisher nicht entwickeln konnen. Ein Hauptanliegen ist es daher, eine solche sichere Kenntnis der Aufbaumoglichkeiten, der Eigenschaften und der Verarbeitungsmog lichkeiten von Kunststoffen zu vermitteln. Nach einer kurzen Ubersicht iiber Geschichte und wirtschaftliche Bedeutung werden in den Kapiteln 2 und 3 der Aufbau und die anwendungsbezogene Eintei lung der Kunststoffeerkl~rt, ohne zu sehr auf chemische und physikalische Einzel heiten einzugehen. Erganzend dazu befindet sich ein Uberblick iiber alle wichtigen Einzelkunststoffe am SchluB des Bandes. Die praktisch wichtige Bestimmung von Kunststoffen anhand einfacher Verfahren wird in Kapite14 vermittelt. Der groBte Teil des Bandes behandelt in den Kapiteln 5 bis 9 dann die technisch wichtigen Ei genschaften der Kunststoffe. Dabei werden jeweils zusammenhangende Eigenschaf ten fur samtliche Kunststoffgruppen besprochen. Zu diesem Vergleich werden auch die klassischen Werkstoffe herangezogen, urn den Standort der Kunststoffe in der gesamten Werkstoffpalette zu verdeutlichen. Der zweite Band wird sich mit der Verarbeitung und Anwendung der Kunst stoffe befassen. Bei der N eubearbeitung lag mir besonders daran, eine anwendungsbezogene Gliederung der Kunststoffe mit ihren komplexen Makroaufbauarten in den Vorder grund zu stell en.

Inhalt

1. Geschichte und Wirtschaft.- 1.1. Einleitung.- 1.2. Kunststoffe in der Vorkunststoffzeit.- 1.2.1. Cellulose-Kunststoffe aus der Papier-Herstellung.- 1.2.2. Die technische Kautschukanwendung durch die Vulkanisation.- 1.3. Synthetisch hergestellte Kunststoffe.- 1.3.1. Phenolharz von L. H. Baekeland.- 1.3.2. Kunstkautschuk von F. Hoffmann.- 1.3.3. Andere Entwicklungen.- 1.4. Entdeckung des Kunststoffaufbaus durch H. Staudinger.- 1.5. Der Durchbruch zum Massenwerkstoff.- 1.5.1. Polyvinylchlorid (PVC) als erster Massenkunststoff.- 1.5.2. Aufbau einer Kunststoffpalette.- 1.5.3. Heutige Situation.- 1.6. Kunststofferzeugung.- 1.6.1. Mengenentwicklung im Vergleich zu anderen Werkstoffen.- 1.6.2. Die Petrochemie als die heutige Rohstoffbasis.- 1.6.3. Wiedergewinnung und -verwertung von Kunststoffen.- 1.7. Kostensituation.- 1.7.1. Zusammensetzung des Produktpreises.- 1.7.2. Volumen-und gewichtsbezogene Preise.- 1.8. Anwendung.- 1.8.1. Kunststoffgerechter Einsatz.- 1.8.2. Einsatz in den einzelnen industriellen Bereichen.- 1.9. Ausblick.- 2. Der Aufbau der Kunststoffe.- 2.1. Einleitung.- 2.2. Kohlenstoff-Atome sind die Hauptbausteine der Kunststoffe.- 2.2.1. Chemische Grundlagen.- 2.2.2. Werkstoffe aus monomeren und polymeren Molekülen.- 2.3. Makromoleküle ermöglichen den plastischen Zustand.- 2.3.1. Aufbau und Herstellung der Makromoleküle.- 2.3.2. Überblick über Stoffzustände polymerer Moleküle.- 2.3.3. Der plastische Zustand im Rahmen des Kunststoffverhaltens.- 2.4. Die Kunststoffgruppen.- 2.4.1. Plastomere (Thermoplaste).- 2.4.2. Elastomere.- 2.4.3. Duromere (Duroplaste).- 2.4.4. Zusammenfassender Überblick der Kunststoffgruppen.- 2.5. Entstehung und Aufbau der kristallinen Bereiche.- 2.5.1. Beweglichkeit der Makromoleküle.- 2.5.2. Kristalline Bereiche.- 2.5.3. Die amorphen Bereiche.- 2.6. Aufbaumöglichkeit im Makrobereich.- 2.6.1. Homogener Kunststoff.- 2.6.2. Schaumkunststoffe.- 2.6.3. Verstärkte und gefüllte Kunststoffe.- 2.6.4. Flächenhafter Verbund.- 2.6.5. Vergleich der Makroaufbauarten.- 2.7. Werkstoffauswahl ist Auswahl des Kunststoffes und seines Aufbaus.- 2.8. Die chemische Stoffbezeichnung charakterisiert Einzelkunststoffe bzw. die Kunststoffart.- 2.8.1. Handelsnamen als Bezeichnungen.- 2.8.2. Chemische Stoffbezeichnungen.- 2.9. Zusammenfassung und Ausblick.- 3. Kunststoffzusammenhalt.- 3.1. Einleitung.- 3.2. Die Zusammenhaltskräfte bei Kunststoffen.- 3.2.1. Chemische Bindungskräfte.- 3.2.2. Elektrische Bindungskräfte.- 3.2.3. Van-der-Waalssche Bindung.- 3.2.4. Zusammenwirken der einzelnen Zusammenhaltsmechanismen.- 3.3. Der plastische Zustand und seine Beschreibung.- 3.3.1. Unterschied zwischen einer flüssigen und plastischen Phase.- 3.3.2. Makromolekülgröße und Viskosität.- 3.3.3. Schmelzindex.- 3.3.4. Strukturviskosität.- 3.3.5. Folgerungen aus dem strukturviskosen Verhalten.- 3.4. Übergänge zwischen plastischen und festen Zuständen.- 3.4.1. Kristallisieren und Einfrieren der plastischen Phase.- 3.4.2. Theoretische Behandlung mit dem Enthalpiesatz.- 3.4.3. Erklärung der Überlagerung von Kristallisation und Einfrieren.- 3.4.4. Zersetzung bei zu hoher Erwärmung.- 3.5. Entropieelastizität der Kunststoffe.- 3.5.1. Vergleich von Energie-und Entropieelastizität.- 3.5.2. Überlagerung von Energie- und Entropieelastizität.- 3.5.3. Elektrizitätsmoduln und reversible Verformbarkeit.- 3.6. Änderung der Eigenschaften und Eigenschaftskombinationen durch Änderung des Zusammenhalts.- 3.6.1. Variation in der chemischen Zusammensetzung.- 3.6.2. Variation mit kristallinen Anteilen.- 3.6.3. Füllung und Verstärkung.- 3.6.4. Reckung und Verstreckung.- 3.6.5. Zusammenhang mit den verschiedenen Makroaufbauarten.- 3.7. Quellung, Lösung, Dispersion und Weichmachung.- 3.7.1. Quellung und Lösung.- 3.7.2. Filmbildung und Weichmachung.- 3.7.3. Dispersion.- 3.8. Zusammenhalt an Grenzflächen, das Kleben.- 3.8.1. Haftverbindung.- 3.8.2. Chemische Grenzflächenverbindung.- 3.9. Grenzen des Zusammenhalts, das Versagen.- 3.9.1. Abhängigkeit von der Belastungszeit.- 3.9.2. Einwirkungen, welche den Zusammenhalt vermindern.- 3.9.3. Temperaturabhängigkeit.- 3.9.4. Versagensmechanismen in Abhängigkeit vom Aufbau.- 3.10. Ausblick.- 4. Kunststoffbestimmung mit einfachen Mitteln.- 4.1. Einleitung.- 4.2. Allgemeine Vorgehensweise.- 4.3. Verarbeitungsmerkmale und Hinweise auf die Art des Teils.- 4.4. Kunststofferkennung aufgrund des Makroaufbaus.- 4.5. Härte, Griff und optisches Aussehen.- 4.6. Verbrennungs- und Erwärmungstest.- 4.7. Weitere Bestimmungsmethoden.- 4.8. Ausblick.- 5. Mechanische Eigenschaften.- 5.1. Einleitung.- 5.2. Abhängigkeit der Eigenschaften vom Kunststoffaufbau am Beispiel der Dichte.- 5.3. Einachsige mechanische Beanspruchungen.- 5.3.1. Zugfestigkeiten.- 5.3.2. Das Superpositionsgesetz für verstärkte und gefüllte Kunststoffe.- 5.3.3. Druckfestigkeit.- 5.3.4. Oberflächenhärte.- 5.3.5. Vergleich von Zug- und Druckfestigkeit.- 5.4. Verformungsverhalten.- 5.4.1. Verformungen im elastischen Bereich.- 5.4.2. Spannungsdehnungskurven.- 5.5. Abhängigkeit von der Beanspruchungszeit. Zeitstandverhalten.- 5.5.1. Zugfestigkeit in Abhängigkeit von der Belastungszeit.- 5.5.2. Spannungsdehnungskurven in Abhängigkeit von der Belastungszeit.- 5.5.3. Zeitstandfestigkeit, Kriech- und Entspannungskurven.- 5.5.4. Anwendung der Zeitstandfestigkeit.- 5.6. Schwingungsbeanspruchung.- 5.7. Gleitverhalten als Grundlage wartungsfreier Lager-und Gleitelemente.- 5.8. Festigkeitsminderung durch innere Spannungen und Kerbstellen.- 5.8.1. Innere Spannungen und Memory-Effekt.- 5.8.2. Schlagprüfungen an gekerbten Proben, Kerbwirkung.- 5.8.3. Kerbwirkungsmechanismus.- 5.8.4. Folgerungen für die Gestaltung.- 5.9. Ausblick.- 6. Wärmetechnische Eigenschaften.- 6.1. Einleitung.- 6.2. Wärmeausdehnung.- 6.2.1. Wärmeausdehnung im Vergleich.- 6.2.2. Berücksichtigung der Wärmeausdehnung bei der Anwendung.- 6.2.3. Schwindung bei der Verarbeitung.- 6.3. Wärmekapazität.- 6.4. Wärmeleitungseigenschaften.- 6.4.1. Wärmeleitfähigkeit.- 6.4.2. Auswirkungen beim Erwärmen und Abkühlen.- 6.4.3. Anwendungen als Wärmeisolator.- 6.5. Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften.- 6.5.1. Temperaturabhängigkeit der Zugfestigkeit.- 6.5.2. Elastische und plastische Dehnungen.- 6.5.3. Schubmodulkurven beschreiben wärmetechnisches Verhalten.- 6.6. Die Anwendungstemperaturbereiche.- 6.6.1. Einfluß von Art und Aufbau.- 6.6.2. Das Beanspruchungskollektiv bestimmt die Anwendungstemperaturbereiche.- 6.6.3. Formbeständigkeit in Abhängigkeit von der Gestalt der Teile.- 6.6.4. Heute übliche Anwendungstemperaturbereiche.- 6.7. Ausblick.- 7. Optische, elektri…