Verbundwerkstoffe und Faserverstärkung

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

Thermoplaste werden typischerweise durch Spritzgießen oder Extrusion verarbeitet.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

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

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.

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

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

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

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

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