Referat Kunststoffe - (Eigenschaften und Molekülstruktur)

Berufliche Schulen

Biedenkopf

Kunststoffe

Eigenschaften und Molekülstruktur)

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Allgemeine Eigenschaften

. Positive Eigenschaften

. Negative Eigenschaften

Kunststoffarten

. Molekülaufbau

. Duroplaste

. Thermoplaste

. Elastomere

Kunststoffprüfung

. Zugeigenschaften

. Härteprüfung

Zusammenfassung

Quellen

Erklärung

Einleitung

Kunststoffe sind in der Natur nicht vorkommende Künstlich von Menschen hergestellte Werkstoffe, die auf einer grundlegenden Basis verschiedener Elemente wie z B. Kohlenstoff oder Silicium hergestellt werden und - wie andere organische Materialien - aus gro en Molekülen bestehen. Kunststoffe begegnen uns überall im Alltag und sie haben bereits viele natürliche Werkstoffe wie z B. Holz, Metall oder Wolle durch ihre vielseitig herzustellenden Eigenschaften ersetzen können. Anders

als Naturstoffe lassen sich Kunststoffe durch W rme und Druck in die verschiedensten Molekularstrukturen und damit auch Eigenschaften verformen und herstellen. Die Natur ist mit ihren Werkstoffeigenschaften ebenfalls angeregt seine Stoffe an eine Molekularstruktur anzubinden, überall wo ihre Stoffe wichtige biologische Funktionen verknüpfen versucht sie ihre Struktur an die jeweiligen verschiedenen Bedingungen anzupassen bzw. eine neue Molekularstruktur aufzubauen. Aufgrund dieser Vorstellungen können auch Kunststoffe in ihren Eigenschaften und Formen hergestellt werden.

Allgemeine Eigenschaften

2 1 Positive Eigenschaften

Kunststoffe besitzen eine Vielzahl von positiven Eigenschaften die aber je nach Struktur und Aufbau unterschiedlich zugeordnet werden:

Geringe Dichte (0 9 - 2 2 kg dm³)

Beständigkeit Schutz vor Chemikalien

Korrosionsbeständigkeit

Gute Formbarkeit

Hohe Zugfestigkeit bei verstärkten Kunststoffen

Elektrische Isolierung

Geringe W rmeleitfähigkeit

Gute W rmedämmung

2 2 Negative Eigenschaften

Je nach spezifischen Nutzen und Anwendung können Kunststoffe in ihrer Struktur nur eine definierte Aufgabe erfüllen und es kann dazu führen, dass sekundäre Prioritäten - die dem jeweiligen Bauteil nicht abverlangt werden - zu einem Nachteil werden.

Geringere Temperaturbeständigkeit

o    Abfall der Festigkeit mit steigender Temperatur

Niedrige Dauergebrauchstemperatur

Starke W rmeausdehnung

Geringe Festigkeit nicht-verstärkte Kunststoffe)

Versprödung bei tiefen Temperaturen

Brennbarkeit

Aufquellen bei bestimmten Chemikalien

Unbeständigkeit gegenüber bestimmten Lösungsmitteln

Empfindlichkeit gegenüber UV-Licht

Geringe Härte

Kunststoffarten

3 1 Molekülaufbau

Kunststoffe setzen sich wie andere organische Materialien aus Makromolek len zusammen, sie bestehen aus Elementen wie: Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Chlor und Schwefel. Kunststoffe werden in einem Syntheseprozess aus Erdöl, Erdgas oder Kohle hergestellt. Die Makromoleküle setzen sich aus miteinander verbundenen Molek len zusammen. Die einzelnen Verbindungen bezeichnet man Monomere, entsprechende Netz- oder Kettenförmige Verbindungen bezeichnet man Polymere.

Aufgrund ihrer verschiedenen Eigenschaften werden Kunststoffe in die Kunststoffarten Duroplaste, Thermoplaste und Elastomere eingeteilt. Sie unterscheiden sich Hauptsächlich in ihrer Molekülstruktur.

3 2 Duroplaste

Duroplaste besitzen eine sehr engmaschige und räumlich vernetzte Molekülstruktur, welche das gesamte Bauteil durchzieht. Bereits bei der Formgebung entsteht die Aushärtung des Materials, welches danach auch nicht mehr durch Erwärmung Verformt werden kann. Durch die hohe Vernetzung der Moleküle hat der Kunststoff folgende positiven Eigenschaften:

Festigkeit

Härte

Elastizitätsmodul

W rmebeständigkeit

3 3 Thermoplaste

Thermoplaste besitzen eine lineare oder verzweigte Molekülstruktur, je nach definiertem Festigkeitsgrad welches das thermische Verhalten definiert. Die Eigenschaften von Thermoplasten sind unter Raumtemperatur (~20C°) biegsam und bei h heren Temperaturen (ca.

12 C° - 80C°) werden sie zu einer Flüssigen Masse. Die Einsatztemperatur liegt bei diesen Kunstoffen in einem Wesentlich niedrigeren Bereich als Duroplaste. Eigenschaften:

Weich

Halb hart

Hart m glich

3 4 Elastomere

Elastomere besitzen eine ungeordnete und weitmaschige Molekülstruktur mit wenigen Vernetzungsstellen. Dadurch erhalten sie eine gewisse Elastizität das hei t sie gehen nach ihrer Verformung wieder in die Ausgangsposition zurück. Nach ihrer Formgebung kann ihre Molek lstruktur durch erwärmen nicht wieder verformt werden. Eigenschaften:

Elastisch

Gummiartig

4 1 Zugeigenschaften

Die Zugeigenschaft wird an einem Probekörper durchgeführt, welcher auf Zugfestigkeit belastet wird. Durch dieses Verfahren k nnen auch die Streckspannung, Höchstdehnung und die Streckdehnung ermittelt werden. Angewendet werden Thermoplastische und Duroplastische Materialien.

4 2 Härteprüfung

Bei einer Härteprüfung an Kunststoffen wird ein Kugeleindruckversuch an Materialprobestücken durchgeführt. Die daraus resultierenden Eindrücke im Kunststoff durch die - nach DIN EN ISO 2 39-1 entstehenden Prüfkräfte - eindringende Kugel wird die Kunststoffhärte definiert.

Zusammenfassung

Kunststoffe unterscheiden sich im Wesentlichen durch drei verschiedene Arten in der Molekülstruktur und dadurch in der Folge auch in ihren Eigenschaften.

Je nachdem in welchem Einsatzgebiet Kunststoffe benötigt werden, können ihre Vor- und Nachteile durch eine gezielte Herstellung perfekt definiert werden.

Die Natur, die einem organischem Material eine biologisch angepasste Molekülstruktur gibt, können Menschen auf Kunststoffe übertragen und sie in ihren Eigenschaften - ähnlich wie in der Natur - auf Basis von verschiedenen Elementen verbessern und entwickeln.

Quellen

http www sign-lang uni-hamburg de http www redaktion net/transferbrief/alt 9 01 g1 html http www.tis gdv de tis verpack kunststo arten arten html http www chempage.de theorie kunststoffe html

www.fwu-shop de Didaktische FWU-DVD 46 02 05 Kunststoffe - Struktur und Eigenschaften

Vds Schadenverhütung GmbH Thema: Kunststoffe; Vds Verlag; Herausgeber GDV e V.

Tabellenbuch Metall

Allgemeines Lehrbuch der Schule