Werkstoff-Führer Kunststoffe - Eigenschaften, Prüfungen, Kennwerte
von: Walter Hellerich, Günther Harsch, Siegfried Haenle
Carl Hanser Fachbuchverlag, 2010
ISBN: 9783446425729
Sprache: Deutsch
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geeignet für:
| Vorwort zur 10. Auflage | 6 | ||
| Vorwort zur 1. Auflage | 8 | ||
| Inhaltsverzeichnis | 10 | ||
| I Aufbau und Verhalten von Kunststoffen | 18 | ||
| 1 Grundlagen | 20 | ||
| 1.1 Ausgangsstoffe, Kennzeichnung und Einteilung | 20 | ||
| 1.2 Besonderheiten des Kohlenstoffatoms | 21 | ||
| 1.3 Strukturen von Makromolekülen | 23 | ||
| 2 Bildung von Makromolekülen | 26 | ||
| 2.1 Bildungsreaktionen | 26 | ||
| 2.2 Innere Kräfte in Molekülsystemen | 31 | ||
| 2.3 Polymerisationsgrad, Vernetzungsgrad | 32 | ||
| 3 Strukturen von thermoplastischen Kunststoffen | 34 | ||
| 3.1 Orientierung von Makromolekülen | 34 | ||
| 3.2 Kristallinität | 34 | ||
| 3.3 Überstrukturen | 36 | ||
| 4 Polymerkombinationen | 38 | ||
| 4.1 Copolymerisation, Pfropfpolymerisation | 38 | ||
| 4.2 Polymerblends, Polymerlegierungen, Kunststoffmischungen | 39 | ||
| 5 Zusatzstoffe | 42 | ||
| 5.1 Füllstoffe und Verstärkungsstoffe | 42 | ||
| 5.2 Stabilisatoren | 44 | ||
| 5.3 Farbmittel | 45 | ||
| 5.4 Weichmacher und Flexibilisatoren | 45 | ||
| 5.5 Flammschutzmittel | 46 | ||
| 5.6 Leitfähige Zusatzstoffe | 47 | ||
| 5.7 Treibmittel | 47 | ||
| 6 Verhalten von Kunststoffen | 48 | ||
| 6.1 Mechanisches Verhalten | 48 | ||
| 6.2 Thermisches Verhalten | 51 | ||
| 6.3 Elektrisches Verhalten | 53 | ||
| 6.4 Verhalten gegen Umwelteinflüsse | 54 | ||
| 6.5 Wasseraufnahme | 54 | ||
| 6.6 Permeation | 55 | ||
| 6.7 Reibung und Verschleiß | 55 | ||
| 7 Verarbeiten von Kunststoffen | 56 | ||
| 7.1 Urformen | 56 | ||
| 7.1.1 Urformenvon Thermoplasten | 56 | ||
| 7.1.2 Urformenvon Duroplasten | 60 | ||
| 7.1.3 Urformenvon Elastomeren | 61 | ||
| 7.2 Umformen von Thermoplasten | 61 | ||
| 7.3 Nachbehandlungen | 63 | ||
| 7.4 Fügen | 64 | ||
| 7.5 Oberflächenbehandlungen | 64 | ||
| 7.6 Spangebende Bearbeitung | 65 | ||
| 7.7 Schäumen | 65 | ||
| 8 Kunststoffe – Umwelt und Recycling* | 68 | ||
| 8.1 Kunststoffe und Umwelt | 70 | ||
| 8.2 Kunststoff-Recycling und -Verwertung | 70 | ||
| 8.3 Werkstoffliches Recycling | 72 | ||
| 8.3.1 Definitionen beim werkstofflichen Kunststoff-Recycling | 72 | ||
| 8.3.2 Voraussetzungen beim werkstofflichen Recycling | 74 | ||
| 8.3.3 Notwendigkeiten beim werkstofflichen Recycling | 76 | ||
| 8.4 Rohstoffliches Recycling von Kunststoffen | 78 | ||
| 8.5 Energetische Verwertung | 80 | ||
| II Kunststoffe als Werkstoffe | 84 | ||
| 9 Kennzeichnung und Normung von Kunststoffen | 86 | ||
| 9.1 Allgemeine Kennzeichnung von Kunststoffen | 86 | ||
| 9.2 Aufbau einer Normbezeichnung für thermoplastische Formmassen | 91 | ||
| 9.3 Normung von Duroplasten | 98 | ||
| 9.4 Kennzeichnung und Normung von Elastomeren | 102 | ||
| 9.4.1 Kennzeichnung von vernetzten Elastomeren | 102 | ||
| 9.4.2 Kennzeichnung von thermoplastischen Elastomeren TPE | 103 | ||
| 10 Thermoplaste | 106 | ||
| 10.1 Polyolefine | 106 | ||
| 10.1.1 Polyethylen PE | 106 | ||
| 10.1.2 Polypropylen PP | 114 | ||
| 10.1.3 Spezielle Polyolefine | 119 | ||
| 10.2 Vinylchlorid-Polymerisate | 121 | ||
| 10.2.1 Polyvinylchlorid PVC | 122 | ||
| 10.2.2 Weichmacher freies Polyvinylchlorid PVC-U (Hart-PVC) | 123 | ||
| 10.2.3 Polyvinylchlorid mit Weichmacher PVC-P (Weich-PVC) | 126 | ||
| 10.3 Styrol-Polymerisate | 129 | ||
| 10.3.1 Polystyrol PS | 130 | ||
| 10.3.2 Schlagzäh modifiziertes Polystyrol PS-I (Styrol-Butadien SB) | 133 | ||
| 10.3.3 Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat SAN | 135 | ||
| 10.3.4 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymerisate ABS | 137 | ||
| 10.3.5 Schlagzähe Acrylnitril-Styrol-Formmassen ASA, AEPDS, ACS | 140 | ||
| 10.4 Celluloseester CA, CP, CAB | 142 | ||
| 10.5 Polymethylmethacrylat PMMA | 145 | ||
| 10.6 Polyamide PA | 150 | ||
| 10.7 Polyoxymethylene (Polyacetale) POM | 159 | ||
| 10.8 Thermoplastische Polyester TP (Polyalkylenterephthalate) PET, PBT | 163 | ||
| 10.9 Polycarbonat PC | 168 | ||
| 10.10 Modifizierte Polyphenylether PPE | 173 | ||
| 10.11 Aliphatische Polyketone (PK) | 176 | ||
| 11 Spezielle Kunststoffe zum Einsatz bei höheren Temperaturen (Hochleistungskunststoffe) | 178 | ||
| 11.1 Polyarylsulfone PSU, PES | 179 | ||
| 11.2 Polyphenylensulfid PPS | 182 | ||
| 11.3 Polyimide PI, PEI, PAI | 184 | ||
| 11.4 Polyaryletherketone PAEK (PEK, PEEK) | 187 | ||
| 11.5 Polyphtalamid (PPA) | 188 | ||
| 11.6 Fluorhaltige Polymerisate | 190 | ||
| 11.6.1 Polytetrafluorethylen PTFE | 190 | ||
| 11.6.2 Fluorhaltige Thermoplaste | 194 | ||
| 12 Duroplaste | 198 | ||
| 12.1 Phenoplaste PF | 198 | ||
| 12.2 Aminoplaste MF, MP, UF | 204 | ||
| 12.3 Ungesättigte Polyesterharze UP | 208 | ||
| 12.4 Epoxidharze EP | 214 | ||
| 12.5 Sonderharze | 218 | ||
| 12.5.1 Siliconharzmassen SI | 218 | ||
| 12.5.2 Diallylphthalat DAP/Polydiallylphthalat PDAP | 219 | ||
| 12.5.3 Poly-DCPD-Harze | 219 | ||
| 12.5.4 Vinylesterharze (VE-Harze) | 219 | ||
| 12.5.5 PUR-Gießharze | 219 | ||
| 13 Verbundsysteme | 222 | ||
| 13.1 Faser-Verbundsysteme | 222 | ||
| 13.1.1 Faserwerkstoffe, Faserprodukte | 223 | ||
| 13.1.2 Besonderheiten bei Faser-Verbundsystemen | 224 | ||
| 13.1.3 Verarbeitungstechniken für Reaktionsharzmassen mit Faserverstärkungen | 226 | ||
| 13.1.4 Thermoplast-Faserverbundsysteme | 227 | ||
| 13.2 Polymerblends (siehe auch Abschn. 4.2) | 229 | ||
| 14 Elastomere | 232 | ||
| 14.1 Vernetzte Elastomere (Gummiwerkstoffe) | 232 | ||
| 14.2 Thermoplastische Elastomere TPE | 237 | ||
| 14.2.1 Polyurethan-Elastomere PUR, TPU | 238 | ||
| 14.2.2 Polyetheramide TPA | 242 | ||
| 14.2.3 Polyesterelastomere TPC | 243 | ||
| 14.2.4 Elastomere auf Polyolefinbasis (siehe auch Kap. 10.1) | 244 | ||
| 14.2.5 Styrolcopolymere TPS | 247 | ||
| 15 Schaumstoffe, geschäumte Kunststoffe 1) | 248 | ||
| 15.1 Harte Schaumstoffe | 252 | ||
| 15.2 Weichelastische Schaumstoffe | 254 | ||
| 16 Sonderpolymere | 256 | ||
| 16.1 LC-Polymere | 256 | ||
| 16.2 Elektrisch leitfähige Polymere | 258 | ||
| 16.3 Biopolymere – Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen | 259 | ||
| III Prüfung von Kunststoffen, Kennwerte | 264 | ||
| 17 Auswertung von Prüfergebnissen | 266 | ||
| 18 Einfache Methoden zur Erkennung der Kunststoffart | 270 | ||
| 19 Physikalische Untersuchungsmethoden zum Erkennen der Kunststoffart | 274 | ||
| 19.1 Dichtebestimmung | 274 | ||
| 19.1.1 Bestimmung der Dichtenachder Auftriebsmethode (Verfahren A) | 275 | ||
| 19.1.2 Bestimmung der Dichte durch Eingrenzen in Prüfflüssigkeiten (Verfahren C) | 275 | ||
| 19.1.3 Bestimmung der Dichte von Schaumstoffen aus Kautschuk und Kunststoffen | 276 | ||
| 19.1.4 Bestimmung des Gehalts an anorganischen Füllstoffen | 276 | ||
| 19.1.5 Ermittlung des Glasfasergehalts und des Gehalts anderer mineralischer Füllstoffe aus den Dichtewerten | 279 | ||
| 19.2 Thermische Analysenverfahren | 280 | ||
| 19.3 Infrarot-Spektroskopie | 286 | ||
| 19.4 Gel-Permeations-Chromatographie GPC | 287 | ||
| 20 Datenkatalog für Prüfungen, Herstellungsbedingungen für Probekörper, Prüfverfahren zur Ermittlung von Werkstoffkennwerte | 290 | ||
| 20.1 DatenbankCAMPUS1) | 291 | ||
| 20.2 Herstellbedingungen für Probekörperund Prüfbedingungen | 292 | ||
| 21 Mechanische Prüfungen | 302 | ||
| 21.1 Zugversuch | 302 | ||
| 21.2 Druckversuch | 319 | ||
| 21.3 Biegeversuch | 325 | ||
| 21.4 Torsionsschwingungsversuch – Versuche zur Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften | 332 | ||
| 21.5 Härteprüfung | 341 | ||
| 21.5.1 Härteprüfung durch Kugeleindruckversuch | 342 | ||
| 21.5.2 Härteprüfung nach Rockwell | 346 | ||
| 21.5.3 Härteprüfung nach Shore | 347 | ||
| 21.6 Schlagversuche | 349 | ||
| 21.6.1 Schlagbiegeversuche nach Charpy | 351 | ||
| 21.6.2 Schlagbiegeversuche nach Izod | 366 | ||
| 21.6.3 Schlagzugversuch | 369 | ||
| 21.7 Zeitstandversuch | 372 | ||
| 21.8 Zeitschwingversuch | 383 | ||
| 21.9 Reibungs- und Verschleißverhalten | 390 | ||
| 22 Thermische Prüfungen | 394 | ||
| 22.1 Formbeständigkeit in der Wärme | 394 | ||
| 22.1.1 Wärmeformbeständigkeitstemperatur Tf | 394 | ||
| 22.1.2 Vicat-Erweichungstemperatur VST | 398 | ||
| 22.2 Verhalten von Kunststoffen bei Temperatureinwirkung | 402 | ||
| 22.3 Gebrauchstemperaturbereiche | 405 | ||
| 22.4 Wärmeleitfähigkeit | 409 | ||
| 22.5 Thermischer Längenausdehnungskoeffizient | 413 | ||
| 23 Brennverhalten von Kunststoffen | 418 | ||
| 23.1 Prüfung zur Ermittlung der Brandgefahrnach DIN EN 60695 | 421 | ||
| 23.1.1 Brandpru¨fungnachDIN EN 60695Verfahren A–Horizontalbrennpru¨fung | 423 | ||
| 23.1.2 Brandpru¨fungnachDIN EN 60695Verfahren B–Vertikalbrennpru¨fung | 424 | ||
| 23.1.3 Brandpru¨fungnachDIN EN 60695-11-20 | 426 | ||
| 23.1.4 Anmerkungzur Ermittlung desBrennverhaltens | 426 | ||
| 23.2 Brennbarkeitsprüfungen nach UL | 429 | ||
| 23.3 Bestimmung des Brennverhaltens durch den Sauerstoff- Index | 431 | ||
| 24 Elektrische Prüfungen | 434 | ||
| 24.1 Elektrische Spannungs- und Widerstandswerte | 434 | ||
| 24.1.1 Elektrische Durchschlagspannung, elektrische Durchschlagfestigkeit | 435 | ||
| 24.1.2 Durchgangswiderstand, spezifischer Oberflächenwiderstand, Isolationswiderstand | 440 | ||
| 24.2 Dielektrische Eigenschaftswerte | 449 | ||
| 24.3 Kriechwegbildung (Kriechstromfestigkeit) | 455 | ||
| 25 Optische Prüfungen | 460 | ||
| 25.1 Brechzahl | 460 | ||
| 25.2 Lichtdurchlässigkeit | 461 | ||
| 26 Wasseraufnahme und Permeation | 466 | ||
| 26.1 Wasserdampf und Gasdurchlässigkeit (Permeation) | 466 | ||
| 26.2 Bestimmung der Wasseraufnahme | 469 | ||
| 26.3 Konditionieren | 473 | ||
| 27 Schwindung, Schrumpfung | 476 | ||
| 27.1 Schwindung | 476 | ||
| 27.2 Schrumpfung | 481 | ||
| 28 Chemische Beständigkeit von Kunststoffen | 482 | ||
| 29 Viskositätsmessungen | 486 | ||
| 29.1 Viskositätsmessungen an Thermoplasten | 486 | ||
| 29.1.1 Bestimmung von Schmelze-Massefließrate und Schmelze-Volumenfließrate | 486 | ||
| 29.1.3 Aufnahme von pvT-Diagrammen | 491 | ||
| 29.1.4 Bestimmung der Viskositätszahl von Thermoplasten in verdünnter Lösung | 494 | ||
| 29.2 Fließ-Härtungsverhalten von härtbaren Formmassen | 496 | ||
| 29.2.1 Bestimmung derSchließzeit vonhärtbaren Formmassen (PMC) | 496 | ||
| 29.2.2 Bestimmung des Fließ-Härtungsverhaltens von rieselfähigen duroplastischen Formmassen (PMC) | 498 | ||
| 29.2.3 Bestimmung des Härtungsverhaltens faserversärkter härtbarer Kunststoffe | 500 | ||
| 29.2.4 Bestimmung der Fließfähigkeit, Reifung und Gebrauchsdauer faserverstärkter, härtbarer Kunststoffe | 503 | ||
| 30 Materialeingangsprüfungen | 508 | ||
| 30.1 Bezeichnung von Formmassen | 508 | ||
| 30.2 Erkennen der Kunststoffart | 508 | ||
| 30.3 Viskositätsmessungen | 508 | ||
| 30.4 Korngröße, Kornform | 508 | ||
| 30.5 Schüttdichte und Stopfdichte | 509 | ||
| 30.6 Rieselfähigkeit | 511 | ||
| 30.7 Feuchtegehalt, Flüchte | 511 | ||
| 31 Prüfung von Kunststoff-Formteilen | 514 | ||
| 31.1 Zusammenstellung von Formteilprüfungen | 514 | ||
| 31.1.1 Prüfung des Formstoffs im Formteil | 514 | ||
| 31.1.2 Prüfung des ganzen Formteils | 515 | ||
| 31.1.3 Gebrauchsprüfungen des Formteils | 516 | ||
| 31.2 Ermittlung von Eigenspannungen | 517 | ||
| 31.2.1 Warmlagerungsversuch | 518 | ||
| 31.2.2 Spannungsrissverhalten von Thermoplasten | 520 | ||
| 31.3 Mikroskopische Untersuchungen | 533 | ||
| 31.3.1 Präparation für Durchlichtuntersuchungen | 533 | ||
| 31.3.2 Präparation für Auflichtuntersuchungen | 535 | ||
| 31.3.3 Mikroskopierverfahren | 536 | ||
| 31.3.4 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen | 540 | ||
| 31.4 Stoßversuche | 541 | ||
| 31.4.1 Nichtinstrumentierter Schlagversuch DIN EN ISO 6603-1 (Fallbolzenversuch) | 542 | ||
| 31.4.2 Instrumentierter Schlagversuch DIN EN ISO 6603-2 (Durchstoßversuch) | 543 | ||
| 31.4.3 Vergleich von Ergebnissenaus Fall-und Durchstoßversuchen | 544 | ||
| 31.5 Farbbeurteilung | 545 | ||
| 31.5.1 Farbabmusterung nach DIN 6173 | 547 | ||
| 31.5.2 Farbmessungen | 547 | ||
| 31.6 Bewitterungsversuche | 548 | ||
| 31.6.1 Bewitterung in Naturversuchen (Freibewitterung) | 550 | ||
| 31.6.2 Bewitterung in Kurzprüfungen | 550 | ||
| IV Anhang | 552 | ||
| 32 Größen, Einheiten, Umrechnungsmöglichkeiten | 554 | ||
| 33 Literaturhinweise | 556 | ||
| 34 Fachverbände und Fachorganisationen | 560 | ||
| 35 Hersteller und Lieferanten von Kunststoffen | 562 | ||
| 36 Prüfgeräte- und Prüfmittelhersteller | 566 | ||
| 37 Sachverzeichnis mit Handelsnamen und Anwendungsbeispielen | 570 |