Verbundwerkstoffe und Faserverstärkung
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Questions and Answers

Was ist der Hauptvorteil von Faserverstärkung in Kunststoffen?

  • Verbesserung der Festigkeit durch die Einbettung von Fasern (correct)
  • Verringerung der Verarbeitungszeit
  • Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit
  • Erhöhung der Dichte des Materials
  • Welches Fasermaterial hat die höchste Zugfestigkeit?

  • Kohlenstofffasern (correct)
  • Pflanzenfasern
  • Aramidfasern
  • Glasfasern
  • Welche der folgenden Lieferformen ist ungeordnet und hat geringere Festigkeitswerte?

  • Gewebe/Geflecht
  • Prepregs
  • Rovings
  • Vliese (correct)
  • Welche Anwendung ist typisch für Aramidfasern?

    <p>Flugzeugcockpits (A)</p> Signup and view all the answers

    Welcher Faseranteil wird typischerweise in Verbundwerkstoffen verwendet?

    <p>30–50 % (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft macht Kunststoffe für viele Anwendungen interessant?

    <p>Geringe Dichte (D)</p> Signup and view all the answers

    Was sind die Ausgangstoffe für die Herstellung von Kunststoffen?

    <p>Erdöl, Erdgas oder Kohle (B)</p> Signup and view all the answers

    Welches Monomer zählt nicht zu den wichtigsten Monomeren für Kunststoffe?

    <p>Zucker (D)</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Polykondensation?

    <p>Vereinigung unterschiedlicher Monomere mit Abspaltung von Nebenprodukten (C)</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Polymerisationsarten erzeugt keine Abspaltung von Molekülen?

    <p>Polymerisation (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen über Polyaddition ist richtig?

    <p>Es entstehen vor allem elastische Materialien (D)</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Kunststoffgruppe bei der Erwärmung benannt?

    <p>Nach dem mechanischen Verhalten (D)</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Beispiel für ein Polykondensat?

    <p>Polyester (A)</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Materialien ist ein typischer Vertreter der Thermoplaste?

    <p>Polystyrol (D)</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft beschreibt Duroplaste?

    <p>Formbeständig und nicht plastisch verformbar (B)</p> Signup and view all the answers

    Was kennzeichnet die Verformbarkeit von Elastomeren?

    <p>Kehrt nach Krafteinwirkung in die ursprüngliche Form zurück (A)</p> Signup and view all the answers

    Welches Verhalten zeigen Kunststoffe bei hoher Temperatur?

    <p>Schmelzen und können brennbar werden (D)</p> Signup and view all the answers

    Welche Bearbeitungsmöglichkeiten sind für Thermoplaste typisch?

    <p>Schweißen und Spritzgießen (D)</p> Signup and view all the answers

    In welchen Anwendungen werden Elastomere typischerweise eingesetzt?

    <p>Elastische Anwendungen wie Dichtungen oder Gummiartikel (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen zur Dichte von Kunststoffen ist korrekt?

    <p>Die Dichte von Kunststoffen liegt zwischen 0,9 und 2,2 g/cm³ (D)</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt das Temperaturverhalten von Duroplasten?

    <p>Nicht plastisch verformbar und keine thermische Veränderung (A)</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft beschreibt Polyethylen (PE)?

    <p>Chemikalienbeständig (C)</p> Signup and view all the answers

    Welche Anwendung ist typisch für Polypropylen (PP)?

    <p>Automobilteile (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Festigkeit von Kunststoffen ist korrekt?

    <p>Die Festigkeit von Kunststoffen kann durch Faserzusätze verbessert werden. (B)</p> Signup and view all the answers

    Was verbessert die Verarbeitbarkeit von thermoplastischen Kunststoffen?

    <p>Dehnbarkeit durch Wärmezufuhr (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage trifft auf die Korrosionsbeständigkeit von Kunststoffen zu?

    <p>Kunststoffe sind korrosionsbeständig und benötigen weniger Schutz als Metalle. (D)</p> Signup and view all the answers

    Welcher Stoff wird häufig als Weichmacher verwendet?

    <p>Phthalate (D)</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft haben technische Kunststoffe wie Polyamid (PA) und Polyacetal (POM)?

    <p>Hohe Schlagfestigkeit (A)</p> Signup and view all the answers

    Welche Art von Additiven erhöht die Witterungsbeständigkeit von Kunststoffen?

    <p>Stabilisatoren (D)</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über Thermoplaste ist korrekt?

    <p>Sie schmelzen bei niedrigen Temperaturen und verspröden bei Kälte. (A)</p> Signup and view all the answers

    Was passiert bei elektrostatischer Aufladung in Kunststoffen?

    <p>Es kann zu Funkenbildung und Bränden kommen. (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaften unterscheiden amorphe von teilkristallinen Kunststoffen?

    <p>Amorphe Kunststoffe haben ungeordnete, regellose Molekülketten. (D)</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Oberflächenqualität von Kunststoffen ist korrekt?

    <p>Die Oberflächenqualität variiert von glatt-glänzend bis matt-diffus. (D)</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Anwendungen ist typisch für amorphe Kunststoffe?

    <p>Optische Bauteile. (C)</p> Signup and view all the answers

    Wie unterscheiden sich die mechanischen Eigenschaften von amorphen und teilkristallinen Kunststoffen?

    <p>Amorphe Kunststoffe sind spröder und weniger widerstandsfähig. (C)</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft haben teilkristalline Kunststoffe?

    <p>Sie besitzen meist einen definierten Schmelzpunkt. (B)</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen trifft auf die Akustikeigenschaften von Kunststoffen zu?

    <p>Offenporige Schaumstoffe absorbieren Schall. (C)</p> Signup and view all the answers

    Welcher Kunststoff hat eine chemische Resistenz und hohe Temperaturbeständigkeit?

    <p>Fluorpolymere (A)</p> Signup and view all the answers

    In welchen Anwendungen wird Poly(methylmethacrylat) (PMMA) üblicherweise eingesetzt?

    <p>Schutzbrillen und CDs/DVDs (A)</p> Signup and view all the answers

    Für welche Eigenschaft ist Ethylenvinylacetat (EVA) bekannt?

    <p>Elastizität und Schlagfestigkeit (A)</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine typische Verarbeitungsmethode für Polyvinylchlorid (PVC)?

    <p>Extrusion (D)</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Optionen ist kein Anwendungsbereich für Polystyrol (PS)?

    <p>Silikonimplantate (B)</p> Signup and view all the answers

    Welcher Kunststoff wird häufig für Zahnräder und technische Teile verwendet?

    <p>Polyoxymethylen/Polyacetal (POM) (A)</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine Eigenschaft von Duroplasten?

    <p>Sie behalten ihre Form unter Hitze (A)</p> Signup and view all the answers

    Welcher Kunststoff ist für seine hohe chemische Beständigkeit und viele Verwendungszwecke bekannt?

    <p>Polyvinylchlorid (PVC) (A)</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft ist typisch für Elastomere - Silikone?

    <p>Hitzebeständig und elastisch (C)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Eigenschaften von Kunststoffen

    Kunststoffe sind aufgrund ihrer vielfältigen Eigenschaften für zahlreiche Anwendungsbereiche von Interesse. Sie sind leicht, lassen sich leicht formen und haben eine hohe Festigkeit.

    Ausgangstoffe für Kunststoffe

    Kunststoffe werden aus Erdöl, Erdgas oder Kohle gewonnen. Diese Rohstoffe enthalten viele Kohlenwasserstoffe.

    Monomere in der Kunststoffherstellung

    Monomere sind kleine Moleküle, die zu langen Ketten von Polymeren verbunden werden, um Kunststoffe zu bilden.

    Polymerisation

    Polymerisation beschreibt die Reaktion, bei der viele Monomere miteinander verbunden werden, um lange Polymerkette zu bilden.

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    Polykondensation

    Polykondensation ist die stufenweise Reaktion, bei der zwei verschiedene Arten von Monomeren miteinander reagieren und Wasser abspalten, um ein Polymer zu bilden.

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    Polyaddition

    Polyaddition ist die stufenweise Reaktion, bei der verschiedene Monomere durch Anlagerung von Wasserstoffatomen zu einem Polymer reagieren.

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    Einteilung von Kunststoffen

    Kunststoffe werden basierend auf ihrem Verhalten beim Erhitzen in verschiedene Gruppen eingeteilt.

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    Beispiele für Polykondensate

    Einige Beispiele für Polykondensate sind: Polyester, Silicone und Melaminharze.

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    Was sind Thermoplaste?

    Thermoplaste sind Kunststoffe, die durch Erwärmung verformbar werden und nach Abkühlung ihre Form behalten. Sie können mehrmals erwärmt und geformt werden, ohne sich zu zersetzen.

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    Molekularstruktur von Thermoplasten

    Die Polymerketten in Thermoplasten sind fadenförmig und nicht vernetzt. Dadurch können sie sich bei Hitze bewegen und ihre Form verändern.

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    Was sind Duroplaste?

    Duroplaste sind Kunststoffe, die nach dem Aushärten ihre Form dauerhaft behalten und bei Hitze nicht mehr verformbar sind. Sie sind hart und spröde.

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    Molekularstruktur von Duroplasten

    Die Moleküle in Duroplasten sind engmaschig und stark vernetzt. Dadurch ist die Struktur starr und unveränderlich.

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    Was sind Elastomere?

    Elastomere sind Kunststoffe, die sich elastisch verformen lassen und nach Entlastung wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren.

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    Molekularstruktur von Elastomeren

    Elastomere haben eine weitmaschige, vernetzte Molekülstruktur. Diese Struktur ermöglicht die elastische Verformung.

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    Verarbeitung von Thermoplasten

    Thermoplaste werden typischerweise durch Spritzgießen oder Extrusion verarbeitet.

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    Verarbeitung von Duroplasten

    Duroplaste werden in der Regel durch chemische Aushärtung hergestellt, z.B. Epoxidharze. Nach Aushärtung können sie nur noch zerspanend bearbeitet werden.

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    Thermoplaste: Verhalten beim Erhitzen

    Thermoplaste erweichen beim Erhitzen und härten beim Abkühlen wieder aus. Sie lassen sich mehrmals verarbeiten.

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    Duroplaste: Verhalten beim Erhitzen

    Duroplaste härten beim Erhitzen dauerhaft aus. Nach dem Aushärten sind sie nicht mehr formbar.

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    Amorphe Kunststoffe: Molekülstruktur

    Amorphe Kunststoffe haben eine ungeordnete Molekülstruktur. Dadurch sind sie transparent oder durchsichtig.

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    Teilkristalline Kunststoffe: Molekülstruktur

    Teilkristalline Kunststoffe haben Bereiche mit geordneter Molekülstruktur (Kristallite). Dadurch sind sie meist opak (trüb).

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    Elektrostatische Aufladung von Kunststoffen

    Kunststoffe können aufgrund von Reibung elektrostatisch geladen werden. Dadurch ziehen sie Staub an und es kann zu Funkenbildung kommen.

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    Akustische Eigenschaften von Kunststoffen

    Dichte Kunststoffe leiten Schallwellen gut weiter, während offenporige Schaumstoffe den Schall absorbieren.

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    Oberflächenqualität von Kunststoffen

    Die Oberflächen von Kunststoffen lassen sich in verschiedener Qualität gestalten, von glatt-glänzend bis matt-diffus.

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    Transparenz von Kunststoffen

    Amorphe Kunststoffe wie PMMA ermöglichen eine glasklare Transparenz, während teilkristalline Kunststoffe opak sind.

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    Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK)

    Verbundwerkstoffe, die durch die Einbettung von Glasfasern in eine Kunststoffmatrix verstärkt werden. Sie zeichnen sich durch hohe Zugfestigkeit und geringe Dichte aus.

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    Aramidfaserverstärkter Kunststoff (RFK)

    Verbundwerkstoffe, die durch die Einbettung von Aramidfasern in eine Kunststoffmatrix verstärkt werden. Sie sind zäh, dehnfähig und schwer entflammbar.

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    Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK)

    Verbundwerkstoffe, die durch die Einbettung von Kohlenstofffasern in eine Kunststoffmatrix verstärkt werden. Sie zeichnen sich durch sehr hohe Zugfestigkeit aus.

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    Prepregs

    Fasermaterialien, die bereits mit einem Spezialharz imprägniert sind und durch Wärme ausgehärtet werden können.

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    Rovings

    Parallel angeordnete Faserstränge, die zum Beispiel in der Faserwickeltechnik verwendet werden.

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    PE (Polyethylen)

    PE (Polyethylen) ist ein häufig verwendeter Kunststoff, der für seine chemische Beständigkeit und Zähigkeit bekannt ist.

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    PP (Polypropylen)

    PP (Polypropylen) ist leicht und hitzebeständig, daher findet es Anwendung in der Automobilindustrie und als Verpackungsmaterial.

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    PA (Polyamid)

    PA (Polyamid) zeichnet sich durch seine hohe Festigkeit und Verschleißbeständigkeit aus, daher wird es für Zahnräder, Schrauben und technische Komponenten verwendet.

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    Festigkeit von Kunststoffen

    Kunststoffe haben im Vergleich zu Metallen eine geringere Festigkeit, können aber durch den Zusatz von Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkt werden.

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    Gleit- & Antihafteigenschaften von Kunststoffen

    Kunststoffe, die selbstschmierende Eigenschaften haben, sind ideal für bewegliche Teile, die keine zusätzliche Schmierung benötigen.

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    Dehnbarkeit und Verarbeitung von Kunststoffen

    Thermoplastische Kunststoffe werden durch Wärme dehnbarer und lassen sich leichter verarbeiten, was die Herstellungskosten senkt.

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    Korrosionsbeständigkeit von Kunststoffen

    Kunststoffe sind korrosionsbeständig, daher werden sie oft als Beschichtung für weniger widerstandsfähige Materialien verwendet.

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    Chemikalienresistenz von Kunststoffen

    Kunststoffe sind im Allgemeinen chemikalienbeständiger als Edelstähle, aber empfindlich gegenüber Lösungsmitteln.

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    Thermoplaste

    Thermoplaste sind Kunststoffe, die durch Erwärmen formbar werden und nach Abkühlung ihre Form behalten. Sie lassen sich mehrfach erhitzen und verformen, ohne ihre Eigenschaften zu verlieren.

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    Duroplaste

    Duroplaste sind Kunststoffe, die nach dem Aushärten ihre Form dauerhaft behalten und bei Hitze nicht mehr verformbar sind. Sie sind hart und spröde.

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    Elastomere

    Elastomere sind Kunststoffe, die sich elastisch verformen lassen und nach Entlastung wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Sie haben eine gummiartige Struktur.

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    Polypropylen (PP)

    Polypropylen (PP) ist ein Thermoplast, der hohe Steifigkeit, gute Wärmebeständigkeit und chemische Beständigkeit besitzt. Es wird häufig für Möbel, Behälter und Automobilteile verwendet.

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    Polyethylen (PE)

    Polyethylen (PE) ist ein Thermoplast, der für seine hohe chemische Beständigkeit, Flexibilität und Leichtigkeit bekannt ist. Es findet in vielen Verpackungen, Folien, Rohren und Behältern Verwendung.

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    Polystyrol (PS)

    Polystyrol (PS) ist ein Thermoplast, characterized by low density, brittleness, and good processability. It's commonly used for packaging, food containers, and CD cases.

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    Polycarbonat (PC)

    Polycarbonat (PC) ist ein Thermoplast, der durch hohe Schlagzähigkeit, Transparenz und Wetterbeständigkeit gekennzeichnet ist. Anwendungen sind Schutzbrillen, CDs/DVDs und Fahrzeugteile.

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    Polyvinylchlorid (PVC)

    Polyvinylchlorid (PVC) ist ein Thermoplast, der hohe chemische Beständigkeit, Vielseitigkeit und Flammschutz bietet. Es wird häufig für Rohre, Fensterrahmen und Kabelisolieringen verwendet.

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    Polyesterharze

    Polyesterharze sind Duroplaste, die sich durch hohe Festigkeit und chemische Stabilität auszeichnen. Sie werden oft für GFK-Bauteile (Glasfaserverstärkter Kunststoff), Boote und Tanks verwendet.

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    Epoxidharze (EP)

    Epoxidharze (EP) sind Duroplaste, die hohe Festigkeit und chemische Beständigkeit aufweisen. Sie finden Anwendungen als Klebstoffe, Beschichtungen und bei der Herstellung von Leiterplatten.

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    Study Notes

    Kunststoff-Eigenschaften

    • Kunststoffe zeichnen sich durch niedrige Dichte (0,9-2,2 g/cm³) aus, was sie leichter als Metalle macht.
    • Sie bieten ein breites Spektrum an Eigenschaften und können stark modifiziert werden.
    • Kunststoffe haben eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit.
    • Sie lassen sich für vielfältige Anwendungen einsetzen, ermöglichen hohe konstruktive Gestaltungsfreiheit und sind wirtschaftlich zu verarbeiten.
    • Kunststoffe sind oft gut recycelbar.

    Zusammensetzung und Struktur

    • Ausgangsstoffe für die Kunststoffproduktion sind Erdöl, Erdgas und Kohle (Kohlenwasserstoffe).
    • Herstellung durch Verknüpfung von Monomeren zu Polymerketten (Makromoleküle).
    • Wichtige Monomere sind Ethylen, Propylen, Styrol, Vinylchlorid, Formaldehyd, Tetrafluorethylen, Vinylacetat und Methylmethacrylat.
    • Reaktionsmechanismen: Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition.
    • Polymerisation: Aneinanderreihung von Monomeren durch Kettenreaktion.
    • Polykondensation: Stufenweise Verbindung von Monomeren mit Abspaltung von Nebenprodukten (z. B. Wasser).
    • Polyaddition: Anlagerung von Monomeren unter Austausch von Wasserstoffatomen.

    Einteilung der Kunststoffe

    • Einteilung anhand des Verhaltens bei Erwärmung.
    • Thermoplaste: fadenförmige, unvernetzte Moleküle, verformbar bei Erwärmung, z.B. Polystyrol, Polypropylen, Polyethylen.
    • Duroplaste: engmaschige, stark vernetzte Moleküle, nicht schmelzbar, formbeständig bei Erwärmung, z.B. Phenolharze, Aminoplaste, Epoxidharze.
    • Elastomere: weitmaschige, vernetzte Moleküle, elastisch verformbar, kehren nach Krafteinwirkung in die ursprüngliche Form zurück, z.B. Silikone, Kautschuk.

    Physikalische Eigenschaften

    • Dichte: geringe Dichte eignet sich als Leichtbaumaterial.
    • Wärme- und Stromleitfähigkeit: geringe Wärmeleitfähigkeit und gute elektrische Isolierung.
    • Temperaturverhalten: Thermoplaste schmelzen und verspröden bei Temperaturschwankungen, Duroplaste bleiben stabil.
    • Elektrostatische Aufladung: Reibung kann zu elektrostatischer Aufladung führen, wichtig für Brandschutz.
    • Akustische Eigenschaften: Kunststoffe können sowohl Schallausbreitung fördern als auch absorbieren.
    • Oberflächenqualität: Gute Oberflächenqualität, oft glatt-glänzend oder matt-diffus.
    • Transparenz und Farbe: Amorphe Kunststoffe können transparent sein, teilkristalline Kunststoffe oft opak.

    Mechanische Eigenschaften

    • Mechanische Eigenschaften variieren je nach Kunststofftyp und können durch Faserzusätze verbessert werden.
    • Festigkeit: im Allgemeinen geringer als bei Metallen, kann aber durch Fasern erhöht werden.
    • Gleit- und Antihafteigenschaften: Einige Kunststoffe haben selbst-schmierende Eigenschaften, z.B. Polyacetal (POM) und Polyamid (PA).

    Zusätzliche Informationen

    • Additive (z. B. Stabilisatoren, Weichmacher, Füllstoffe, Farbstoffe): verbessern die Eigenschaften von Kunststoffen (z. B. Witterungsbeständigkeit).
    • Faserverstärkung: Verbesserung der mechanischen Eigenschaften durch Einbettung von Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern.
    • Unterschiedliche Fasertypen (Endlosfasern, Langfasern, Kurzfasern, Glasfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Pflanzenfasern).
    • Lieferformen für Fasermaterialien (z. B. Rovings, Vliese, Gewebe/Geflecht, Gelege, Prepregs).

    Übersicht von Kunststoffsorten

    • Verschiedene Kunststoffe (PE, PP, PS, PC, PVC, PA, PMMA, POM, EVA, Fluorpolymere, Polyester) mit ihren Eigenschaften und typischen Anwendungsbereichen werden aufgelistet.

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