LF1,2,+3: Kunststoffe
Herstellung von Kunststoffen, Aufbau textiler Faserstoffe, Erspinnen von Chemifasergarnen
Herstellung von Kunststoffen, Aufbau textiler Faserstoffe, Erspinnen von Chemifasergarnen
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Cartes-fiches
Was ist Kunststoff?
- Ausgangsstoffe sind hauptsächlich Erdöl, aber auch Erdgas und Kohle sowie Kalk, Kochsalz, Wasser und Kohlenwasserstoffe
- man kann Kunststoffe nach ihrer Molekularstruktur oder ihrem Herstellungsprinzip einteilen
Polymerisation
- viele Monomere werden zu einem Polymer verkettet
- wird durch Wärme, Bestrahlung, Druck oder/und Katalysatoren ausgelöst werden
Monomere
- einzelne, kleine Moleküle
Polymer
- Makromolekül
- entsteht durch verkettete Monomere
Polykondesation
- Verkettung von Monomeren
- während chemischer Reaktion spalten sich einfache Moleküle ab (zBsp. Wasser)
Polyaddition
- mindestens zwei unterschiedliche Monomere werden miteinander verknüpft
- es werden keine Abspaltungsprodukte erzeugt
Chemische Grundstoffe
- Kohlenstoff (C)
- Wasserstoff (H)
- Sauerstoff (O)
- Stickstoff (N)
-Schwefel (S)
Aufbau und innere Struktur von Fasern
- das Faserinnere wird aus Fibrillenbündeln gebildet
- einzelne Fibrillen bestehen aus Makromolekülen
Amorphe Bereiche im Faserinneren
- amorph = gestaltlos, ungeordnet
- verleihen der Faser Beweglichkeit
- kleine Moleküle (zBsp Wasser) können eindringen
Kristalline Bereiche im Faserinneren
- kristallin = geordneter Aufbau
- sorgen für Festigkeit
- es können keinerlei Moleküle eindringen
Thermoplaste
- amorph und teilkristallin
- werden bei Zufuhr von Wärme verformbar und schmelzflüssig, zersetzt sich bei zu großer Hitze
- nach Abkühlen auf Normaltemperatur wieder fest und belastbar
- lassen sich im thermoplastischen Zustand urformen, umformen und schweißen
- im festen Zustand sind nahezu alle Verformungstechniken des Trennens und Fügens möglich
- harte Thermoplaste können durch Weichmacher (flüchtige Lösemittel) bei Raumtemperatur weich und schmiegsam gemacht werden
Elastomere
- bestehen aus weitmaschigen, dreidimensional vernetzten Makromolekülen
- Vernetzung nicht nur durch Atombindung, auch Wasserstoffbrücken
- werden bei niedrigen Temperaturen hart und spröde
- zersetzen sich bei hohen Temperaturen, werden nicht weich und flüssig
- im "normalen" Zustand dehnbar (Polymerkettenkönnen aneinander vorbeigleiten)
- Gummielastizität mit Bruchdehnung bis zu 1000% wird bis zur Zersetzungstemperatur beibehalten
Duroplaste
- engmaschig, dreidimensional
- fest verankerte Monomere
- bei Normaltemperatur hart und spröde
- nicht löslich in organischen Lösemitteln
- sehr widerstandsfähig gegen chemische Angriffe
- nicht schweißbar
- werden bei hohen Temperaturen nicht weich elastisch oder flüssig
- verlieren Festigkeit erst kurz vor Zersetzung
- spanende Verarbeitung
Spinnverfahren für Chemikalien
- es gibt drei verschiedene Verfahren: Nass-, Trocken- und Schmelzspinnverfahren
- bei allen drei Verfahren erfolgt das Verstrecken durch Abziehen mit höherer Geschwindigkeit oder einem nachgeschalteten Verfahren, nach dem Austritt der Filamente aus der Spinndüse und ihrer Verfestigung
Nassspinnverfahren
- Ausgangsstoffe werden durch Lösemittel zur Spinnmasse verflüssigt
- Spinnmasse wird in ein Chemikalienbad ausgesponnen
- Chemikalien neutralisiert die Lösemittel, Faser verfestigt sich
Faserbeispiele: Viskose, Polyacryl
Trockenspinnverfahren
- Ausgangsstoffe werden durch Lösemittel verflüssigt
- Spinnmasse wird in einem Warmluftstrom ausgesponnen
- Lösemittel verdampft, Faser verfestigt sich
Faserbeispiele: Polyacryl, Acetat
Schmelzspinnverfahren
- Ausgangsstoffe werden geschmolzen
- Spinnschmelze wird in Kaltluftschacht ausgesponnen, kühlt ab, Fasern ververfestigen sich
Faserbeispiele: Polyamid, Polyester
Filament
- "endlos" lang gesponneneChemiefasern
- einzelnes Filament = Monofil, mehrere Filamente = Multifil
- Filamente mehrerer Spinndüsen können zu einem Kabel zusammengefasst und zu Stapelfasern gerissen oder geschnitten werden
- je nach Stapellänge und Kräuselung wird in W-Type (Woll-Type) und B-Type (Baumwoll-Type) unterschieden
Monofil
- Spinndüse hat nur eine Düsenöffnung und produziert nur ein einzelnes Filament
Multifil
- Spinndüse ist eine Mehrlochdüse und produziert mehrere Filamente
- thermoplastische Multifile können texturiert (dauerhaft gekräuselt) werden
Polyester (PES)
Dacron
Feuchtigkeitsaufnahme: - sehr gering
Festigkeit: - gering
Dehnbarkeit: - gering
sonstige Eigenschaften:
- thermoplastisch
- schwimmt nicht
- gute Lichtbeständigkeit
- gute Verrottungsbeständigkeit
Polykondensat
Segeltuche, Tauwerk, Garne, Gurte
Polyamid (PA)
Nylon, Perlon
Feuchtigkeitsaufnahme: - wenig
Festigkeit: - gering
Dehnbarkeit: - gut, sehr hohe Elastizität
sonstige Eigenschaften:
- thermoplastisch
- gute Verrottungsbestängikeit
- sehr gute Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln und Alkalien
Polykondensat
Einsatz: Spinnakertuche
Polyacrylnitril (PAN)
Masacryl, Sunbrella, Dralon
Feuchtigkeitsaufnahme: - gering
Festigkeit: - gering
Dehnbarkeit: - gut, sehr hoh Elastizität
sonstige Eigenschaften:
- außergewöhnlich hohe Lichtbeständigkeit (sehr guter UV-Schutz)
- gute/sehr gute Beständigkeit gegen Laugen und Säuren
Polymerisat
Einsatz: Markisentuche, Bootsplanen, -verdecke, Bezüge, Bekleidung
Polyaramid (AR)
Kevlar, Technora
Feuchtigkeitsaufnahme: - ziemlich hoch
Festigkeit: - hoch
Dehnbarkeit: - gering
sonstige Eigenschaften:
- hitzebeständig
- UV-Licht führt zu Festigkeitsverlust
- sehr gute Beständigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln
Polykondensat
Einsatz: Laminatsegel, Tauwerk, Schutzbekleidung
Modifiziertes Polyethylen
Dyneema, Spectra
Feuchtigkeitsaufnahme: - gar nicht
Festigkeit: - sehr hoch
Dehnbarkeit: - gering, nahezu keine Elastizität
sonstige Eigenschaften:
- seifige Oberfläche
- sehr gute Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen
- sehr lichtbeständig, scheuerbeständig
- kriecht unter Dauerlast (verlängert sich)
Polymerisat
Einsatz: Tauwerk, Segeltuch, Netze
Polypropylen (PP)
Polyprop
Feuchtigkeitsaufnahme: - gar nicht
Festigkeit: - gering
Dehnbarkeit: - wenig, nahezu keine Elastizität
sonstige Eigenschaften:
- scheuerbeständig
- schwimmt
- hohe Beständigkeit gegen Säuren und Laugen
- geringe UV-Beständigkeit
Polymerisat
Einsatz: Tauwerk, Seile, Netze, Verpackungsmaterial, Kunstrasen, Straßenbesen (Borsten)
Polyvenichlorid (PVC)
Feuchtigkeitsaufnahme: - gar nicht
Festigkeit: - sehr gering
Dehnbarkeit: - hoch
sonstige Eigenschaften:
- gute Licht- und Chemikalienbeständigkeit
- schwer entflammbar
- selten in Faserform
Polymerisat
Einsatz: Lkw-Verdecke, technische Textilien, Fußbodenbeläge
Kohlenstoff-Faser (CF)
Tenax
Feuchtigkeitsaufnahme: - gar nicht
Festigkeit: - extrem
Dehnbarkeit: - sehr gering
sonstige Eigenschaften:
- sehr hohe Zugfestigkeit
- extrem knickempfindlich
- UV-Licht unempfindlich
- sehr leicht, da Fasern dank hoher Reißfestigkeit viel dünner ausgewählt werden können
Einsatz: Boots-, Flugzeug-, Karosserie-, Maschinenbau, Sportgeräte, Musikinstrumente, Segeltuche (ausschließlichLaminate), Segellatten