plastx24.de plastx24.de

Grundlagen der Kunststoffe

Hauptgruppen der Kunststoffe


Duroplaste
• Die Molekülketten von Duroplasten sind stark, d.h. engmaschig miteinander vernetzt.
• Duroplaste sind nicht schmelzbar und nicht formbar.

Elastomere
• Die Molekülketten der Elastomere sind schwach, d.h. weitmaschig miteinander ernetzt.
• Elastomere sind nicht schmelzbar, jedoch elastisch verformbar.

Thermoplaste
• Die Molekülketten bei Thermoplaste sind nicht vernetzt.
• Thermoplaste sind schmelz- und schweißbar und zeigen plastisch-elastisches Verhalten.

Kunststoff-Pyramide

Klassifizierung
Thermoplastische Kunststoffe lassen sich auf Grund ihrer Temperaturbeständigkeit in Standard-, Konstruktions- oder Hochtemperaturkunststoffe einteilen. Daneben werden Kunststoffe auf Grund der Struktur in amorphe und teilkristalline Polymere gegliedert. Amorphe Kunststoffe sind in der Regel transparent und neigen zu Spannungsrissempfindlichkeit. Sie eignen sich wegen der hohen Dimensionsstabilität für Präzisionsteile.Teilkristalline Kunststoffe sind meist opak, zäh und weisen eine gute bis sehr gute Chemikalienbeständikeit auf.


Vor- und Nachteile von Kunststoffen gegenüber Metall
+ geringe Dichte - relativ geringe Wärmebeständigkeit
+ gute Geräusch- und Schwingungsdämpfung - größere Wärmedehnung
+ elektrische Isolation bzw. einstellbare Leitfähigkeit - niedrige mechanische Kennwerte
+ hohe Designfreiheit - schlechteres Zeitstandverhalten
+ hochproduktive Massenfertigungsverfahren
+ Durchlässigkeit von elektromagnetischen Wellen
+ sehr gute Korrosionsbeständigkeit
+ thermische Isolation
+ anwendungsspez. Modifikationen möglich
- relativ geringe Wärmebeständigkeit
- größere Wärmedehnung
- niedrigere mechanische Kennwerte
- schlechteres Zeitstandverhalten


Kunststoff bietet die Lösung, wenn zwei bis drei der Vorteile gefordert sind


Modifizierungsmöglichkeiten

Die Eigenschaften von Kunststoffen lassen sich durch Einarbeitung von Füllstoffen gezielt auf den Anwendungsbereichanpassen:
• Glasfaser: Erhöhung der Festigkeit (v.a. Zugfestigkeit, aber auch Druckfestigkeit und Wärmerformbeständigkeit)
• Kohlefaser: Alternative zu Glasfaser, verbessertes Gleit- und Verschleißverhalten
• Farbpigmente: individuelle Farbeinstellungen
• UV- oder Wärmestabilisatoren: Verringerung von Witterungseffekten (Verfärbung, Veränderung mech. Werte, ...)
• Molybdändisulfid (MoS2): erhöht Verschleißwiderstand und reduziert Reibung
• Grafit: hohe Schmierwirkung, senkt Reibungskoeffizient
• PTFE: Verringerung der Reibung durch Bildung eines Polymerfilmes bei Abrieb
• PE 1000: ähnliche Effekte wie bei PTFE, jedoch schwächer ausgeprägt. Verringerung der Wärmeformbeständigkeit
• Hitzestabilisatoren: Verringerung der oxidativen Spaltung bei höheren Temperaturen

Füllstoffe wie Kreide (Calciumcarbonat) und Talkum (Magnesiumsilikat) bieten in der Regel keine technischen Vorteile und dienen in erster Linie der Kostenreduktion.


Flammschutzklassifizierung

Bei verschiedenen Kunststoffanwendungen werden hohe Anforderungen an den Flammschutz gestellt. Die Klassifizierung erfolgt dabei im allgemeinen nach dem “UL Standard 94” (UL = Underwriters’ Laboratories).

Vertikaler Flammversuch nach UL 94
In diesem Versuch wird eine Flamme für zehn Sekunden an den senkrecht eingespannten Prüfkörper gehalten und dann entfernt. Gemessen wird die Zeit bis zum Verlöschen der letzten Flamme, wobei die Untersuchung zehnmal durchgeführt wird. Neben der Brenndauer erfolgt die Klassifizierung danach, ob es zur Bildung brennender Tropfen kommt.

Horizontaler Flammversuch nach UL 94 HB
Klassifizierung nach UL94
V-0 V-1 V-2
Nachbrennen pro Beflammung < 10 s < 30 s < 30 s
Nachbrennen nach 10 Beflammungen < 50 s < 250 s < 250 s
Bildung brennender Tropfen nein nein ja

Horizontaler Flammversuch nach UL 94 HB
Material, welches nach UL 94 HB eingestuft ist, darf bei einer Wanddicke unter 3,05 mm und waagrechter Einspannung eine maximale Brenngeschwindigkeit von 76,2 mm/min nicht überschreiten. Bei einer Wandstärke von 3,05 - 12,7 mm darf dieser Wert höchstens 38,1 mm/min betragen. Auf diese Weise eingestufte Materialien sind leicht brennbar und können daher den Anforderungen anderer Entflammbarkeitsprüfungen kaum entsprechen.