Hellerich / Harsch / Haenle Werkstoff-Führer Kunststoffe

Eigenschaften, Prüfungen, Kennwerte
10. Auflage 2010
ISBN: 978-3-446-42572-9
Verlag: Carl Hanser Fachbuchverlag
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 609 Seiten

Der "Werkstoff-Führer Kunststoffe" hat in nunmehr dreieinhalb Jahrzehnten bereits neun Auflagen erlebt - Beweis dafür, dass seine Konzeption dem Informationsbedarf der Fachwelt voll entspricht. Die umfassende und übersichtliche Darstellung der Kunststoff-Eigenschaften und -Prüfverfahren, sowie die Verarbeitungsmöglichkeiten mit Anwendungsbeispielen bietet für Fachleute in der Praxis wie für Studenten in der Ausbildung eine vorzügliche Wissensbasis über dieses Fachgebiet.

Autoren/Hrsg.

Hellerich, Walter

Harsch, Günther

Haenle, Siegfried

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort zur 10. Auflage;6
2;Vorwort zur 1. Auflage;8
3;Inhaltsverzeichnis;10
4;I Aufbau und Verhalten von Kunststoffen;18
4.1;1 Grundlagen;20
4.1.1;1.1 Ausgangsstoffe, Kennzeichnung und Einteilung;20
4.1.2;1.2 Besonderheiten des Kohlenstoffatoms;21
4.1.3;1.3 Strukturen von Makromolekülen;23
4.2;2 Bildung von Makromolekülen;26
4.2.1;2.1 Bildungsreaktionen;26
4.2.2;2.2 Innere Kräfte in Molekülsystemen;31
4.2.3;2.3 Polymerisationsgrad, Vernetzungsgrad;32
4.3;3 Strukturen von thermoplastischen Kunststoffen;34
4.3.1;3.1 Orientierung von Makromolekülen;34
4.3.2;3.2 Kristallinität;34
4.3.3;3.3 Überstrukturen;36
4.4;4 Polymerkombinationen;38
4.4.1;4.1 Copolymerisation, Pfropfpolymerisation;38
4.4.2;4.2 Polymerblends, Polymerlegierungen, Kunststoffmischungen;39
4.5;5 Zusatzstoffe;42
4.5.1;5.1 Füllstoffe und Verstärkungsstoffe;42
4.5.2;5.2 Stabilisatoren;44
4.5.3;5.3 Farbmittel;45
4.5.4;5.4 Weichmacher und Flexibilisatoren;45
4.5.5;5.5 Flammschutzmittel;46
4.5.6;5.6 Leitfähige Zusatzstoffe;47
4.5.7;5.7 Treibmittel;47
4.6;6 Verhalten von Kunststoffen;48
4.6.1;6.1 Mechanisches Verhalten;48
4.6.2;6.2 Thermisches Verhalten;51
4.6.3;6.3 Elektrisches Verhalten;53
4.6.4;6.4 Verhalten gegen Umwelteinflüsse;54
4.6.5;6.5 Wasseraufnahme;54
4.6.6;6.6 Permeation;55
4.6.7;6.7 Reibung und Verschleiß;55
4.7;7 Verarbeiten von Kunststoffen;56
4.7.1;7.1 Urformen;56
4.7.1.1;7.1.1 Urformenvon Thermoplasten;56
4.7.1.2;7.1.2 Urformenvon Duroplasten;60
4.7.1.3;7.1.3 Urformenvon Elastomeren;61
4.7.2;7.2 Umformen von Thermoplasten;61
4.7.3;7.3 Nachbehandlungen;63
4.7.4;7.4 Fügen;64
4.7.5;7.5 Oberflächenbehandlungen;64
4.7.6;7.6 Spangebende Bearbeitung;65
4.7.7;7.7 Schäumen;65
4.8;8 Kunststoffe – Umwelt und Recycling*;68
4.8.1;8.1 Kunststoffe und Umwelt;70
4.8.2;8.2 Kunststoff-Recycling und -Verwertung;70
4.8.3;8.3 Werkstoffliches Recycling;72
4.8.3.1;8.3.1 Definitionen beim werkstofflichen Kunststoff-Recycling;72
4.8.3.2;8.3.2 Voraussetzungen beim werkstofflichen Recycling;74
4.8.3.3;8.3.3 Notwendigkeiten beim werkstofflichen Recycling;76
4.8.4;8.4 Rohstoffliches Recycling von Kunststoffen;78
4.8.5;8.5 Energetische Verwertung;80
5;II Kunststoffe als Werkstoffe;84
5.1;9 Kennzeichnung und Normung von Kunststoffen;86
5.1.1;9.1 Allgemeine Kennzeichnung von Kunststoffen;86
5.1.2;9.2 Aufbau einer Normbezeichnung für thermoplastische Formmassen;91
5.1.3;9.3 Normung von Duroplasten;98
5.1.4;9.4 Kennzeichnung und Normung von Elastomeren;102
5.1.4.1;9.4.1 Kennzeichnung von vernetzten Elastomeren;102
5.1.4.2;9.4.2 Kennzeichnung von thermoplastischen Elastomeren TPE;103
5.2;10 Thermoplaste;106
5.2.1;10.1 Polyolefine;106
5.2.1.1;10.1.1 Polyethylen PE;106
5.2.1.2;10.1.2 Polypropylen PP;114
5.2.1.3;10.1.3 Spezielle Polyolefine;119
5.2.2;10.2 Vinylchlorid-Polymerisate;121
5.2.2.1;10.2.1 Polyvinylchlorid PVC;122
5.2.2.2;10.2.2 Weichmacher freies Polyvinylchlorid PVC-U (Hart-PVC);123
5.2.2.3;10.2.3 Polyvinylchlorid mit Weichmacher PVC-P (Weich-PVC);126
5.2.3;10.3 Styrol-Polymerisate;129
5.2.3.1;10.3.1 Polystyrol PS;130
5.2.3.2;10.3.2 Schlagzäh modifiziertes Polystyrol PS-I (Styrol-Butadien SB);133
5.2.3.3;10.3.3 Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat SAN;135
5.2.3.4;10.3.4 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymerisate ABS;137
5.2.3.5;10.3.5 Schlagzähe Acrylnitril-Styrol-Formmassen ASA, AEPDS, ACS;140
5.2.4;10.4 Celluloseester CA, CP, CAB;142
5.2.5;10.5 Polymethylmethacrylat PMMA;145
5.2.6;10.6 Polyamide PA;150
5.2.7;10.7 Polyoxymethylene (Polyacetale) POM;159
5.2.8;10.8 Thermoplastische Polyester TP (Polyalkylenterephthalate) PET, PBT;163
5.2.9;10.9 Polycarbonat PC;168
5.2.10;10.10 Modifizierte Polyphenylether PPE;173
5.2.11;10.11 Aliphatische Polyketone (PK);176
5.3;11 Spezielle Kunststoffe zum Einsatz bei höheren Temperaturen (Hochleistungskunststoffe);178
5.3.1;11.1 Polyarylsulfone PSU, PES;179
5.3.2;11.2 Polyphenylensulfid PPS;182
5.3.3;11.3 Polyimide PI, PEI, PAI;184
5.3.4;11.4 Polyaryletherketone PAEK (PEK, PEEK);187
5.3.5;11.5 Polyphtalamid (PPA);188
5.3.6;11.6 Fluorhaltige Polymerisate;190
5.3.6.1;11.6.1 Polytetrafluorethylen PTFE;190
5.3.6.2;11.6.2 Fluorhaltige Thermoplaste;194
5.4;12 Duroplaste;198
5.4.1;12.1 Phenoplaste PF;198
5.4.2;12.2 Aminoplaste MF, MP, UF;204
5.4.3;12.3 Ungesättigte Polyesterharze UP;208
5.4.4;12.4 Epoxidharze EP;214
5.4.5;12.5 Sonderharze;218
5.4.5.1;12.5.1 Siliconharzmassen SI;218
5.4.5.2;12.5.2 Diallylphthalat DAP/Polydiallylphthalat PDAP;219
5.4.5.3;12.5.3 Poly-DCPD-Harze;219
5.4.5.4;12.5.4 Vinylesterharze (VE-Harze);219
5.4.5.5;12.5.5 PUR-Gießharze;219
5.5;13 Verbundsysteme;222
5.5.1;13.1 Faser-Verbundsysteme;222
5.5.1.1;13.1.1 Faserwerkstoffe, Faserprodukte;223
5.5.1.2;13.1.2 Besonderheiten bei Faser-Verbundsystemen;224
5.5.1.3;13.1.3 Verarbeitungstechniken für Reaktionsharzmassen mit Faserverstärkungen;226
5.5.1.4;13.1.4 Thermoplast-Faserverbundsysteme;227
5.5.2;13.2 Polymerblends (siehe auch Abschn. 4.2);229
5.6;14 Elastomere;232
5.6.1;14.1 Vernetzte Elastomere (Gummiwerkstoffe);232
5.6.2;14.2 Thermoplastische Elastomere TPE;237
5.6.2.1;14.2.1 Polyurethan-Elastomere PUR, TPU;238
5.6.2.2;14.2.2 Polyetheramide TPA;242
5.6.2.3;14.2.3 Polyesterelastomere TPC;243
5.6.2.4;14.2.4 Elastomere auf Polyolefinbasis (siehe auch Kap. 10.1);244
5.6.2.5;14.2.5 Styrolcopolymere TPS;247
5.7;15 Schaumstoffe, geschäumte Kunststoffe 1);248
5.7.1;15.1 Harte Schaumstoffe; harte Struktur bzw. Integral-Schaumstoffe;252
5.7.2;15.2 Weichelastische Schaumstoffe; weichelastische Struktur- bzw. Integral-Schaumstoffe;254
5.8;16 Sonderpolymere;256
5.8.1;16.1 LC-Polymere;256
5.8.2;16.2 Elektrisch leitfähige Polymere;258
5.8.3;16.3 Biopolymere – Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen;259
6;III Prüfung von Kunststoffen, Kennwerte;264
6.1;17 Auswertung von Prüfergebnissen;266
6.2;18 Einfache Methoden zur Erkennung der Kunststoffart;270
6.3;19 Physikalische Untersuchungsmethoden zum Erkennen der Kunststoffart;274
6.3.1;19.1 Dichtebestimmung;274
6.3.1.1;19.1.1 Bestimmung der Dichtenachder Auftriebsmethode (Verfahren A);275
6.3.1.2;19.1.2 Bestimmung der Dichte durch Eingrenzen in Prüfflüssigkeiten (Verfahren C);275
6.3.1.3;19.1.3 Bestimmung der Dichte von Schaumstoffen aus Kautschuk und Kunststoffen;276
6.3.1.4;19.1.4 Bestimmung des Gehalts an anorganischen Füllstoffen;276
6.3.1.5;19.1.5 Ermittlung des Glasfasergehalts und des Gehalts anderer mineralischer Füllstoffe aus den Dichtewerten;279
6.3.2;19.2 Thermische Analysenverfahren;280
6.3.3;19.3 Infrarot-Spektroskopie;286
6.3.4;19.4 Gel-Permeations-Chromatographie GPC;287
6.4;20 Datenkatalog für Prüfungen, Herstellungsbedingungen für Probekörper, Prüfverfahren zur Ermittlung von Werkstoffkennwerte;290
6.4.1;20.1 DatenbankCAMPUS1);291
6.4.2;20.2 Herstellbedingungen für Probekörperund Prüfbedingungen;292
6.5;21 Mechanische Prüfungen;302
6.5.1;21.1 Zugversuch;302
6.5.2;21.2 Druckversuch;319
6.5.3;21.3 Biegeversuch;325
6.5.4;21.4 Torsionsschwingungsversuch – Versuche zur Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften;332
6.5.5;21.5 Härteprüfung;341
6.5.5.1;21.5.1 Härteprüfung durch Kugeleindruckversuch;342
6.5.5.2;21.5.2 Härteprüfung nach Rockwell;346
6.5.5.3;21.5.3 Härteprüfung nach Shore;347
6.5.6;21.6 Schlagversuche;349
6.5.6.1;21.6.1 Schlagbiegeversuche nach Charpy;351
6.5.6.2;21.6.2 Schlagbiegeversuche nach Izod;366
6.5.6.3;21.6.3 Schlagzugversuch;369
6.5.7;21.7 Zeitstandversuch;372
6.5.8;21.8 Zeitschwingversuch;383
6.5.9;21.9 Reibungs- und Verschleißverhalten;390
6.6;22 Thermische Prüfungen;394
6.6.1;22.1 Formbeständigkeit in der Wärme;394
6.6.1.1;22.1.1 Wärmeformbeständigkeitstemperatur Tf;394
6.6.1.2;22.1.2 Vicat-Erweichungstemperatur VST;398
6.6.2;22.2 Verhalten von Kunststoffen bei Temperatureinwirkung;402
6.6.3;22.3 Gebrauchstemperaturbereiche;405
6.7;22.4 Wärmeleitfähigkeit;409
6.7.1;22.5 Thermischer Längenausdehnungskoeffizient;413
6.8;23 Brennverhalten von Kunststoffen;418
6.8.1;23.1 Prüfung zur Ermittlung der Brandgefahrnach DIN EN 60695;421
6.8.1.1;23.1.1 Brandpru¨fungnachDIN EN 60695Verfahren A–Horizontalbrennpru¨fung;423
6.8.1.2;23.1.2 Brandpru¨fungnachDIN EN 60695Verfahren B–Vertikalbrennpru¨fung;424
6.8.1.3;23.1.3 Brandpru¨fungnachDIN EN 60695-11-20;426
6.8.1.4;23.1.4 Anmerkungzur Ermittlung desBrennverhaltens;426
6.8.2;23.2 Brennbarkeitsprüfungen nach UL;429
6.8.3;23.3 Bestimmung des Brennverhaltens durch den Sauerstoff- Index;431
6.9;24 Elektrische Prüfungen;434
6.9.1;24.1 Elektrische Spannungs- und Widerstandswerte;434
6.9.1.1;24.1.1 Elektrische Durchschlagspannung, elektrische Durchschlagfestigkeit;435
6.9.1.2;24.1.2 Durchgangswiderstand, spezifischer Oberflächenwiderstand, Isolationswiderstand;440
6.9.2;24.2 Dielektrische Eigenschaftswerte;449
6.9.3;24.3 Kriechwegbildung (Kriechstromfestigkeit);455
6.10;25 Optische Prüfungen;460
6.10.1;25.1 Brechzahl;460
6.10.2;25.2 Lichtdurchlässigkeit;461
6.11;26 Wasseraufnahme und Permeation;466
6.11.1;26.1 Wasserdampf und Gasdurchlässigkeit (Permeation);466
6.11.2;26.2 Bestimmung der Wasseraufnahme;469
6.11.3;26.3 Konditionieren;473
6.12;27 Schwindung, Schrumpfung;476
6.12.1;27.1 Schwindung;476
6.12.2;27.2 Schrumpfung;481
6.13;28 Chemische Beständigkeit von Kunststoffen;482
6.14;29 Viskositätsmessungen;486
6.14.1;29.1 Viskositätsmessungen an Thermoplasten;486
6.14.1.1;29.1.1 Bestimmung von Schmelze-Massefließrate und Schmelze-Volumenfließrate;486
6.14.1.2;29.1.3 Aufnahme von pvT-Diagrammen;491
6.14.1.3;29.1.4 Bestimmung der Viskositätszahl von Thermoplasten in verdünnter Lösung;494
6.14.2;29.2 Fließ-Härtungsverhalten von härtbaren Formmassen;496
6.14.2.1;29.2.1 Bestimmung derSchließzeit vonhärtbaren Formmassen (PMC);496
6.14.2.2;29.2.2 Bestimmung des Fließ-Härtungsverhaltens von rieselfähigen duroplastischen Formmassen (PMC);498
6.14.2.3;29.2.3 Bestimmung des Härtungsverhaltens faserversärkter härtbarer Kunststoffe;500
6.14.2.4;29.2.4 Bestimmung der Fließfähigkeit, Reifung und Gebrauchsdauer faserverstärkter, härtbarer Kunststoffe;503
6.15;30 Materialeingangsprüfungen;508
6.15.1;30.1 Bezeichnung von Formmassen;508
6.15.2;30.2 Erkennen der Kunststoffart;508
6.15.3;30.3 Viskositätsmessungen;508
6.15.4;30.4 Korngröße, Kornform;508
6.15.5;30.5 Schüttdichte und Stopfdichte;509
6.15.6;30.6 Rieselfähigkeit;511
6.15.7;30.7 Feuchtegehalt, Flüchte;511
6.16;31 Prüfung von Kunststoff-Formteilen;514
6.16.1;31.1 Zusammenstellung von Formteilprüfungen;514
6.16.1.1;31.1.1 Prüfung des Formstoffs im Formteil;514
6.16.1.2;31.1.2 Prüfung des ganzen Formteils;515
6.16.1.3;31.1.3 Gebrauchsprüfungen des Formteils;516
6.16.2;31.2 Ermittlung von Eigenspannungen;517
6.16.2.1;31.2.1 Warmlagerungsversuch;518
6.16.2.2;31.2.2 Spannungsrissverhalten von Thermoplasten;520
6.16.3;31.3 Mikroskopische Untersuchungen;533
6.16.3.1;31.3.1 Präparation für Durchlichtuntersuchungen;533
6.16.3.2;31.3.2 Präparation für Auflichtuntersuchungen;535
6.16.3.3;31.3.3 Mikroskopierverfahren;536
6.16.3.4;31.3.4 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen;540
6.16.4;31.4 Stoßversuche;541
6.16.4.1;31.4.1 Nichtinstrumentierter Schlagversuch DIN EN ISO 6603-1 (Fallbolzenversuch);542
6.16.4.2;31.4.2 Instrumentierter Schlagversuch DIN EN ISO 6603-2 (Durchstoßversuch);543
6.16.4.3;31.4.3 Vergleich von Ergebnissenaus Fall-und Durchstoßversuchen;544
6.16.5;31.5 Farbbeurteilung;545
6.16.5.1;31.5.1 Farbabmusterung nach DIN 6173;547
6.16.5.2;31.5.2 Farbmessungen;547
6.16.6;31.6 Bewitterungsversuche;548
6.16.6.1;31.6.1 Bewitterung in Naturversuchen (Freibewitterung);550
6.16.6.2;31.6.2 Bewitterung in Kurzprüfungen;550
7;IV Anhang;552
7.1;32 Größen, Einheiten, Umrechnungsmöglichkeiten;554
7.2;33 Literaturhinweise;556
7.3;34 Fachverbände und Fachorganisationen;560
7.4;35 Hersteller und Lieferanten von Kunststoffen;562
7.5;36 Prüfgeräte- und Prüfmittelhersteller;566
7.6;37 Sachverzeichnis mit Handelsnamen und Anwendungsbeispielen;570