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Etwas über Kunststoffe
- Kunststoffe sind organische Stoffe mit sehr großen Molekülen (Makromolekülen), ihre chemische Struktur bestimmt die Eigenschaften des Werkstoffes.
- Die Moleküle sind kettenartig mit einem "Rückgrat" aus bis zu tausenden C-Atomen und verschiedenen "Anhängseln" wie z.B. -H, -CH3, Cl, ... .
- Die Herstellung erfolgt synthetisch durch Polymerisation, d.h. Verknüpfung von kleinen Molekülen (Monomeren) zu Makromolekülen (Polymere).
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Gestalt und Art der Kettenmoleküle
- a) linear oder kettenförmig bei Thermoplasten
- b) verzweigt ebenfalls bei Thermoplasten
- c) räumlich vernetzt, bei Elastomeren weitmaschig, bei Duroplasten engmaschig
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Gestalt und Art der Kettenmoleküle
- a) Thermoplast: Die Molekülketten sind unvernetzt
- b) Elastomer: Zwischen den Molekülketten existieren wenige Vernetzungsstellen
- c) Duromer: Molekülketten sind an vielen Stellen vernetzt.
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Gestalt und Art der Kettenmoleküle
- Unvernetzt - Thermoplaste (Plastomere), werden bei erhöhter Temperatur eich und plastisch und damit leicht verformbar
- Weitmaschig vernetzt - Elastomere, gummiartig
- Engmaschig vernetzt - Duroplaste, nicht schmelzbar und verformbar
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Lineare und verzweigte Ketten können verschieden angeordnet sein:
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Verzweigungen am Beispiel Polyethylen (PE):
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Einfluss von Verzweigungen auf die Eigenschaften
Die Bindungskräfte zwischen den Makromolekülen (Nebenvalenzkräfte) sind entscheidend für das mechanische und thermische Verhalten.
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Typische Kunststoffe in der Verpackungstechnik
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Wichtige Eigenschaften der Kunststoffe sind?
- leicht, die Dichte liegt zwischen 0,8 g/cm³ und 1,4 g/cm³
- flexibel
- niedere Verarbeitungstemperatur
- begrenzte Temperaturstandfestigkeit
- hohe chemische Beständigkeit
- transparent (meistens)
- durchlässig, d.h. hohe Permeation von Gasen
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PP und PE
- Sehr zäh und formbeständig
- Leicht entflammbar
- Oberflächenenergie niedrig, schwierig zu kleben und zu bedrucken, Corona-Behandlung der Oberfläche
- PP: opak, Oberflächenglanz
- PE: milchig weiß, opak
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PS
- Steif, hart, spröde
- "normal" entflammbar (Styropor)
- Gebrauchstemperatur: bis 70°C
- Umformen bei 100°C bis 150°C
- Gut geeignet zum Tiefziehen
- Glasklar, Oberflächenglanz
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PVC
- PVC-hart→ohne Zusatz von Weichmachern
- PVC-weich→mit Zusatz von Weichmachern
- Sehr schwer entflammbar (Bei Verbrennung - giftige Substanzen)
- Gebrauchstemperatur: -50°C bis 60°C
- Umformen: bei 110°C bis 140°C
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PET
- Schlagzäh
- Schwer entflammbar
- Gebrauchstemperatur: -40°C bis 65°C
- Umformen: bei 120°C bis 160°C
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Additive
Erst die Zugabe von Additiven macht den Kunststoff zum vielseitigen Werkstoff:
- Weichmacher - B: PVC-weich
- Lichtschutzmittel - UV-Schutz
- Pigmente - Farbe
- Füllstoffe - Strecken, Durchlässigkeit, ...
- Gleitmittel
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