Georg Abts
Kunststoff-Wissen für Einsteiger
Grundlagen, Eigenschaften und Recycling polymerer Werkstoffe
Der Autor
6
Vorwort zur 4. Auflage
8
Inhaltsverzeichnis
12
1 Natürliche und synthetische Werkstoffe
18
1.1 Definitionen
18
1.2 Historische Entwicklung
21
1.3 Abgrenzung der Kunststoffe von Metallen und keramischen Werkstoffen
43
1.3.1 Aufbau
44
1.3.2 Dichte
46
1.3.3 Mechanische Eigenschaften
47
1.3.3.1 Allgemeine Betrachtungen
47
1.3.3.2 Metalle
49
1.3.3.3 Keramische Werkstoffe
52
1.3.3.4 Spezifisches Verhalten von Thermoplasten
53
1.3.3.5 Spezifisches Verhalten von Elastomeren
57
1.3.3.6 Spezifisches Verhalten von Duroplasten
58
1.3.3.7 Betrachtung weiterer mechanischer Kennwerte
58
1.3.3.8 Verhalten unter dynamischer Belastung
60
1.3.4 Gebrauchstemperatur
62
1.3.5 Wärmeausdehnung und Wärmeleitfähigkeit
64
1.3.6 Elektrische Leitfähigkeit
65
1.3.7 Optische Eigenschaften
66
1.3.8 Akustische Eigenschaften
67
1.3.9 Verhalten gegenüber Chemikalien und Umwelteinflüssen
68
1.3.10 Prinzipielle Unterschiede bei der Verarbeitung
71
1.3.11 Zusammenfassender Vergleich
72
1.4 Wirtschaftliche Bedeutung der Kunststoffe
75
2 Polymere Werkstoffe
84
2.1 Chemische Grundlagen
84
2.2 Grundlagen polymerer Werkstoffe
91
2.3 Polymerisation, Polyaddition, Polykondensation
96
2.4 Arten polymerer Werkstoffe
97
2.4.1 Klassifizierung
97
2.4.2 Temperaturabhängige Charakteristik
100
2.4.3 Thermoplaste
104
2.4.4 Elastomere
107
2.4.5 Thermoplastische Elastomere
114
2.4.6 Duroplaste
115
2.4.7 Faserverstärkte Kunststoff-Verbundwerkstoffe (Composites)
118
3 Thermoplaste
126
3.1 Herstellung
126
3.2 Einteilung
127
3.3 Standardkunststoffe: Eigenschaften, Charakteristik, Anwendungen
129
3.3.1 Polyethylen (PE)
129
3.3.2 Polypropylen (PP)
131
3.3.3 Polyvinylchlorid (PVC)
132
3.3.4 Polystyrol (PS)
136
3.4 Technische Thermoplaste
137
3.4.1 Styrol-Acrylnitril-Kunststoff (SAN)
137
3.4.2 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kunststoff (ABS)
138
3.4.3 Acrylnitril-Styrol-Acrylat-Kunststoff (ASA)
139
3.4.4 Polyamide (PA)
139
3.4.5 Polymethylmethacrylat (PMMA)
143
3.4.6 Polyethylenterephthalat (PET)
144
3.4.7 Polybutylenterephthalat (PBT)
146
3.4.8 Polycarbonat (PC)
146
3.4.9 Polyoxymethylen (POM)
149
3.4.10 Polyphenylenether (PPE)
149
3.4.11 Polymerblends
150
3.5 Hochleistungskunststoffe
151
3.5.1 Fluorkunststoffe
151
3.5.2 Polyarylsulfone (PSU), Polyethersulfone (PES), Polyphenylensulfone (PPSU)
152
3.5.3 Polyphenylensulfid (PPS)
153
3.5.4 Polyaryletherketone (PAEK)
153
3.5.5 Polyimide (PI)
154
3.5.6 Selbstverstärkende teilkristalline Polymere (LCP)
155
3.6 Elektrisch leitfähige Polymere
156
3.7 Thermoplastische Elastomere (TPE)
157
3.7.1 Übersicht und Nomenklatur
157
3.7.2 Spezifisches Eigenschaftsprofil
161
3.7.2.1 Thermoplastische Elastomere auf Basis von Polyetheramiden (TPA)
161
3.7.2.2 Thermoplastische Elastomere auf Basis Polyetherester (TPC)
162
3.7.2.3 Unvernetzte (TPO) und vernetzte (TPV) thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis
162
3.7.2.4 Thermoplastische Elastomere auf Styrolbasis (TPS)
164
3.7.2.5 Thermoplastische Polyurethan-Elastomere (TPU)
165
3.8 Biopolymere/Biokunststoffe
166
4 Kunststoffadditive
178
4.1 Füllstoffe
178
4.2 Faserwerkstoffe
179
4.3 Weichmacher
181
4.4 Flammschutzmittel
181
4.5 Stabilisatoren
182
4.6 Farbmittel
184
4.7 Weitere Additive
185
5 Die Verarbeitung von Thermoplasten
188
5.1 Aufbereiten
189
5.2 Urformen
190
5.2.1 Spritzgießen
190
5.2.2 Extrusion
196
5.2.3 Blasformen
199
5.2.4 Kalandrieren
201
5.2.5 Rotationsformen (Rotomolding)
202
5.2.6 Wirbelsintern
203
5.2.7 Schäumen
204
5.2.8 Tempern
205
5.2.9 Additive Fertigung
205
5.3 Umformen
206
5.4 Fügen
208
5.4.1 Schweißen
209
5.4.2 Kleben
211
5.4.3 Nieten
212
5.4.4 Schrauben
212
5.4.5 Schnappverbindungen
213
5.5 Veredelung
214
6 Kennwerte von Thermoplasten
216
6.1 Rheologische Eigenschaften
217
6.1.1 Schmelzindex (MVR, MFR), ISO 1133
217
6.1.2 Schwindung, ISO 294
217
6.2 Mechanische Eigenschaften
218
6.2.1 Zugversuch, ISO 527
218
6.2.2 Schlag- und Kerbschlagbiegeversuch, ISO 179 (Charpy)/ ISO 180 (Izod)
219
6.3 Thermische Kennwerte
219
6.4 Brandverhalten
220
6.5 Elektrische Prüfungen
221
6.6 Sonstige Kennwerte
221
6.6.1 Härte
221
6.6.2 Druckverformungsrest (ISO 815)
222
6.6.3 Dynamische Prüfungen
222
7 Kunststoffe und Umwelt
224
7.1 Aktuelle Situation im Jahr 2019
224
7.2 Recycling von Werkstoffen
232
7.3 Recycling von Metall, Glas, Keramik und Papier
233
7.3.1 Recycling von Stahl
233
7.3.2 Recycling von Aluminium
234
7.3.3 Recycling von Glas
234
7.3.4 Recycling von Keramik
235
7.3.5 Recycling von Papier
236
7.4 Recycling von Kunststoffen
236
7.4.1 Kunststoffabfall in Zahlen und Fakten
236
7.4.2 Generelle Probleme beim Recyceln von Kunststoffen
238
7.4.3 Einteilung und Kennzeichnung von Kunststoffabfällen
242
7.4.4 Verwertung von Kunststoffabfällen
243
7.4.4.1 Produktionsabfälle
243
7.4.4.2 Verarbeitungsabfälle
243
7.4.4.3 Sortenreine Kunststoffabfälle
243
7.4.4.4 Verbundteile aus mehreren Kunststoffen
245
7.4.4.5 Faserverstärkte Kunststoffe
246
7.4.4.5 Elastomere und Duroplaste
246
7.4.4.6 Gemischte Kunststoffabfälle
247
7.4.4.7 Chemisches Recycling
249
7.4.4.8 Zusammenfassung
251
7.5 Fazit
253
8 Übersichtstabellen
260
9 Glossar
278
10 Weiterführende Literatur
294
Index
296
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