Einführung in die Kunststoffverarbeitung:
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| Previous Title: | Menges, Georg Einführung in die Kunststoffverarbeitung Michaeli, Walter Einführung in die Kunststoffverarbeitung |
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
München
Hanser
2015
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| Edition: | 7., aktualisierte Aufl. |
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| Online Access: | Ausführliche Beschreibung Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XX, 311 S. Ill., graph. Darst. 25 cm |
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| adam_text | Titel: Einführung in die Kunststoffverarbeitung
Autor: Hopmann, Christian
Jahr: 2015
Vorwort zur siebten Auflage........................................ V Vorwort zur sechsten Auflage........................................ VII Vorwort zur fünften Auflage......................................... VII Vorwort zur vierten Auflage ......................................... VIII Vorwort zur dritten Auflage ......................................... VIII Kurzzeichen für Polymere ......................................... XI 1 Einleitung.................................................... 1 Literatur ......................................................... 2 2 Aufbau und Einteilung der Kunststoffe .......................... 3 2.1 Aufbau der Kunststoffe ......................................... 3 2.1.1 Herstellung von Kunststoffen.............................. 4 2.1.1.1 Polymerisation................................... 4 2.1.1.2 Polykondensation................................. 11 2.1.1.3 Polyaddition ..................................... 12 2.1.2 Bindungskräfte in Polymeren.............................. 14 2.2 Einteilung der Kunststoffe ...................................... 16 2.2.1 Thermoplaste ........................................... 17 2.2.2 Duroplaste und Elastomere................................ 20 2.2.3 Copolymere und Polymergemische ......................... 22 2.2.4 Zuschlagstoffe........................................... 23 2.3 Biopolymere .................................................. 24 Literatur ......................................................... 26 3 Physikalische Eigenschaften der Kunststoffe..................... 27 3.1 Thermische Werkstoffeigenschaften .............................. 27 3.1.1 Dichte ................................................. 27 3.1.2 Thermische Ausdehnung ................................. 29 3.1.3 Wärmeleitfähigkeit ...................................... 30 3.1.4 Spezifische Wärmekapazität............................... 31
3.2 Fließeigenschaften von Polymerschmelzen ........................ 34 3.2.1 Newtonsche und nicht-newtonsche Fluide ................... 35 3.2.2 Ansätze zur Beschreibung des strukturviskosen Fließverhaltens der Schmelze.............................. 37 3.2.2.1 Potenzansatz nach Ostwald und de Waele............. 37 3.2.2.2 Carreau-Ansatz .................................. 39 3.2.3 Einfluss der Temperatur auf das Fließverhalten............... 39 3.2.4 Messung viskoser Fließeigenschaften....................... 41 3.2.4.1 Kapillarrheometer ................................ 42 3.2.4.2 Rotationsrheometer............................... 46 3.3 Elastische Eigenschaften von Polymerschmelzen ................... 47 3.3.1 Normalspannungen...................................... 48 3.3.2 Zeitabhängiges Verhalten ................................. 48 3.4 Abkühlen aus der Schmelze..................................... 48 3.4.1 Amorph erstarrende Thermoplaste ......................... 49 3.4.2 Teilkristallin erstarrende Thermoplaste ..................... 49 3.4.3 Nukleierung ............................................ 52 3.4.4 Bestimmung des Kristallisationsgrades ..................... 53 3.5 Morphologie erstarrter Thermoplaste............................. 54 3.5.1 Amorph erstarrte Thermoplaste............................ 55 3.5.2 Teilkristallin erstarrte Thermoplaste........................ 57 Literatur ......................................................... 59 4 Werkstoffkunde der Kunststoffe................................ 61 4.1 Allgemeines zum Werkstoffverhalten ............................. 61 4.2 Spannungs-Dehnungs-Verhalten ................................. 64 4.2.1 Kurzzeit-Verhalten....................................... 64 4.2.2 Stoßartige Beanspruchung ................................ 66 4.2.3 Verhalten bei langzeitiger und ruhender Beanspruchung ...... 67 4.2.4 Schwingende Beanspruchung
............................. 69 4.3 Eindruck-, Verschleiß- und Reibverhalten.......................... 70 4.3.1 Flärte .................................................. 70 4.3.2 Abrieb ................................................. 73 4.3.3 Reibverhalten ........................................... 73 4.4 Elektrisches Verhalten.......................................... 74 4.4.1 Dielektrisches Verhalten.................................. 74 4.4.2 Elektrische Leitfähigkeit.................................. 76 4.4.3 Durchschlagfestigkeit .................................... 76 4.4.4 Elektrostatische Aufladung................................ 77 4.5 Optisches Verhalten............................................ 78 4.5.1 Brechung und Dispersion ................................. 78 4.5.2 Transparenz ............................................ 78 4.5.3 Glanz.................................................. 79 4.5.4 Farbe .................................................. 79 4.6 Akustisches Verhalten.......................................... 81
4.7 Verhalten gegen Umwelteinflüsse ................................ 83 4.7.1 Widerstandsfähigkeit gegen Medien ........................ 83 4.7.2 Spannungsrissbeständigkeit............................... 85 4.7.3 Diffusion und Permeation................................. 86 4.7.4 Bewitterung ............................................ 87 4.7.5 Biologisches Verhalten ................................... 88 4.7.6 Brandverhalten.......................................... 88 4.8 Gebrauchstauglichkeit und Qualitätssicherung..................... 89 Literatur ......................................................... 90 5 Aufbereitung von Kunststoffen ................................. 97 5.1 Einleitung.................................................... 97 5.2 Aufgaben in der Aufbereitung ................................... 97 5.2.1 Lagern und Fördern...................................... 98 5.2.2 Dosieren ............................................... 98 5.2.3 Mischen................................................ 100 5.2.3.1 Diskontinuierliche Aufbereitungsmaschinen.......... 100 5.2.3.2 Kontinuierliche Aufbereitungsmaschinen............. 102 5.2.4 Granulieren............................................. 105 5.3 Zuschlagstoffe................................................. 105 5.3.1 Verarbeitungshilfsmittel .................................. 105 5.3.2 Stabilisatoren ........................................... 106 5.3.3 Antistatika ............................................. 106 5.3.4 Elektrisch leitfähige Füllstoffe ............................. 107 5.3.5 Flammschutzmittel ...................................... 107 5.3.6 Treibmittel ............................................. 107 5.3.7 Festigkeit und Steifigkeit herabsetzende Zuschlagstoffe........ 107 5.3.8 Festigkeit und Steifigkeit erhöhende Zuschlagstoffe ........... 108 Literatur ......................................................... 108 6
Verarbeitungsverfahren für Kunststoffe ......................... 109 6.1 Extrusion .................................................... 109 6.1.1 Der Extruder........................................... HO 6.1.1.1 Der Einschneckenextruder......................... 111 6.1.1.2 Die Schnecke .................................... 114 6.1.1.3 Konventionelle Einschneckenplastifizierextruder ...... 116 6.1.1.4 Der fördersteife Einschneckenextruder............... 117 6.1.1.5 Der Plastifiziervorgang im Einschneckenextruder...... 119 6.1.1.6 Der Doppelschneckenextruder...................... 121 6.1.1.7 Extruderzylinder ................................. 123 6.1.2 Weitere Anlagenkomponenten ............................. 124 6.1.2.1 Extrusionswerkzeug .............................. 124 6.1.2.2 Kalibrierung/Kühlung und Abzug................... 127 6.1.2.3 Anlagenbeispiele ................................. 128 6.1.3 Coextrusion............................................. 129
6.2 Extrusionsblasformen und Streckblasen .......................... 130 6.2.1 Extrusionsblasformen.................................... 131 6.2.1.1 Der Verfahrensablauf.............................. 131 6.2.1.2 Die Maschine .................................... 133 6.2.1.3 Das Mehrfachblasformen .......................... 138 6.2.1.4 Coextrusionsblasformen........................... 138 6.2.1.5 3D-Blasformen ................................... 139 6.2.1.6 Saugblasen ...................................... 139 6.2.2 Streckblasen............................................ 140 6.2.2.1 Vorformlingsherstellung........................... 141 Ó.2.2.2 Verfahren aus erster und zweiter Wärme............. 141 Ó.2.2.3 Vor- und Nachteile des Streckblasverfahrens.......... 142 6.3 Spritzgießen.................................................. 142 6.3.1 Maschine und Verfahrensablauf............................ 142 6.3.1.1 Verfahrensablauf................................. 143 6.3.1.2 Maschinenaufbau................................. 144 6.3.1.3 Kenndaten der Maschine .......................... 146 6.3.2 Baugruppen ............................................ 147 6.3.2.1 Plastifiziereinheit................................. 147 Ó.3.2.2 Schließeinheit...........................•......... 155 Ó.3.2.3 Werkzeug ....................................... 158 6.3.24 Werkzeugtemperierung ........................... 162 Ó.3.2.5 Maschinenbett und Steuereinheit ................... 163 6.3.3 Sonderverfahren ........................................ 163 6.3.3.1 Thermoplast-Schaumspritzgießen (TSG).............. 164 Ó.3.3.2 Mehrkomponenten-Spritzgießen .................... 167 6.3.3.3 Kaskadenspritzgießen............................. 170 6.3.34 Spritzprägen..................................... 171 Ó.3.3.5 Hinterspritztechnik............................... 173 6.3.3.Ó Schmelzkerntechnik .............................. 174 6.4 Herstellung
von Formteilen aus duroplastischen Pressmassen........ 174 6.4.1 Der Werkstoff „Duroplastische Pressmasse“.................. 174 6.4.2 Das Pressverfahren ...................................... 176 6.4.3 Verfahrensvarianten ..................................... 179 6.5 Elastomerverarbeitung ......................................... 180 6.5.1 Rohstoffe und Mischungen ................................ 181 6.5.1.1 Kautschukpolymere............................... 181 6.5.1.2 Verstärkende Füllstoffe............................ 182 6.5.1.3 Vernetzungssystem ............................... 183 6.5.2 Mischungsherstellung.................................... 184 6.5.3 Formgebung von Elastomeren ............................. 185 6.5.3.1 Extrusion und kontinuierliche Vulkanisation von Elastomeren.................................. 185 Ó.5.3.2 Herstellung elastomerer Formteile................... 188 6.6 Verarbeitung von Polyurethanen.............. 190 6.6.1 Schaumbildungsprozess .................................. 192
6.6.2 Anlagentechnik zur Verarbeitung reaktiver Polyurethane ...... 193 6.6.3 RIM-Verfähren .......................................... 197 6.7 Faserverstärkte Kunststoffe ..................................... 198 6.7.1 Materialien ............................................. 200 6.7.2 Bauteilkonstruktion und -auslegung ........................ 203 6.7.3 Verarbeitungsverfahren für Faserverbundkunststoffe.......... 204 6.7.3.1 Handlaminierverfahren............................ 204 67.3.2 Faserspritzen .................................... 205 67.3.3 Prepregverarbeitung, Tapelegen, Autoklavieren ....... 206 67.3.4 Faserwickeln .................................... 206 6.7.3.5 Pultrusionsverfahren.............................. 208 6.7.3.6 Harzinjektionsverfahren (Resin Transfer Moulding, RTM) 209 67.3.7 Harzinfusionsverfahren (Resin Infusion, RI) .......... 211 67.3.8 Spaltimprägnierverfahren.......................... 212 67.3.9 Umformen endlosfaserverstärkter Thermoplaste....... 214 6.7.3.10 Pressen langfaserverstärkter Kunststoffe............. 217 6.7.4 Prozesssimulation bei der Pressverarbeitung................. 224 6.8 Kalandrieren ................................................. 225 6.9 Verarbeitung durch Gießen...................................... 230 6.9.1 Gießen................................................. 231 6.9.2 Schüttsintern ........................................... 232 6.9.3 Schleudergießen (Rotationsformen)......................... 233 6.9.4 Foliengießen............................................ 234 6.9.5 Umgießen .............................................. 234 6.9.6 Imprägnieren ........................................... 234 Literatur ......................................................... 235 7 Weiterverarbeitungstechniken für Kunststoffe ................... 243 7.1 Thermoformen ................................................ 243 7.1.1
Maschinen.............................................. 244 7.1.2 Verfahrensschritte....................................... 246 7.2 Schweißen von Kunststoffen..................................... 251 7.2.1 Heizelementschweißen (HE-Schweißen)..................... 255 7.2.1.1 Direkte Heizelement-Schweißverfahren .............. 255 7.2.1.2 Indirekte HE-Schweißverfahren..................... 259 7.2.2 Warmgasschweißen...................................... 260 7.2.2.1 Fächelschweißen (Runddüse)....................... 261 7 . 22.2 Ziehschweißen (Schnellschweißen).................. 261 7.2.2.3 Warmgas-Überlappschweißen ...................... 261 7.2.2.4 Extrusionsschweißen.............................. 262 7 . 22.5 Heißgasschweißen................................ 262 7.2.3 Reibschweißverfahren.................................... 263 7.2.3.1 Verfahren mit äußerer Reibung ..................... 263 7.2.3.2 Verfahren mit innerer Reibung ..................... 264 7.2.4 Strahlungsschweißverfahren .............................. 266 7.2.4.1 Heizelementstrahlungsschweißen................... 266
1.2A.2 Infrarotschweißen ................................ 267 7.2A3 Laserstrahlschweißen ............................. 267 7.2A4 Laserdurchstrahlschweißen ........................ 267 7.2.5 Induktionsschweißen (Elektromagnetisches Schweißen) ....... 270 7.3 Kleben von Kunststoffen........................................ 270 7.3.1 Mechanismus der Klebung................................ 271 7.3.2 Einteilung der Klebstoffe.................................. 272 7.3.2.1 Physikalisch abbindende Klebstoffe.................. 273 7.3.2.2 Chemisch abbindende Klebstoffe (Reaktionsklebstoffe) 273 7.3.3 Werkstoffeinflüsse auf die Klebbarkeit von Kunststoffen ....... 274 7.3.4 Verfahrensablauf beim Kleben............................. 275 7.4 Mechanische Bearbeitung....................................... 277 7.4.1 Sägen.................................................. 278 7.4.2 Fräsen ................................................. 280 7.4.3 Schleifen und Polieren.................................... 281 7.4.4 Bohren................................................. 282 7.4.5 Drehen................................................. 284 Literatur ......................................................... 286 8 Recycling von Kunststoffen .................................... 289 8.1 Einleitung.................................................... 289 8.2 Aufbereitung von Kunststoffabfällen.............................. 293 8.3 Werkstoffliche Verwertung von Kunststoffabfällen .................. 295 8.4 Rohstoffliche Verwertung ....................................... 298 8.5 Energetische Verwertung ....................................... 300 8.6 Abschließende Bemerkungen.................................... 301 Literatur ......................................................... 301 Index 305
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| author | Hopmann, Christian 1968- Michaeli, Walter 1946- |
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