Kunststoffe & Verbundwerkstoffe

🥤 Kunststoffe & Verbundwerkstoffe

Kunststoffe sind organische Werkstoffe, die aus Makromolekülen (Riesenmolekülen) bestehen. Diese nennt man Polymere.

Man unterscheidet sie physikalisch nach ihrem Verhalten bei Erwärmung.

1. Die drei Hauptgruppen

Das Verhalten hängt davon ab, wie die Molekülketten miteinander verbunden sind.

A. Thermoplaste (Plastomere)

  • Struktur: Die Molekülketten liegen lose nebeneinander (wie gekochte Spaghetti).
  • Verhalten:
    • Werden bei Erwärmung weich und formbar.
    • Schmelzen bei weiterer Hitze.
    • Sind schweißbar!
  • Verwendung: Rohre, Eimer, Gehäuse, Verpackungen.
  • Beispiele:
    • PE (Polyethylen) – Eimer, Folien.
    • PP (Polypropylen) – Stoßstangen, Rohre.
    • PVC (Polyvinylchlorid) – Abflussrohre, Bodenbeläge.
    • PTFE (Teflon) – Gleitlager, Beschichtungen.

B. Duroplaste (Duromere)

  • Struktur: Die Moleküle sind engmaschig vernetzt (wie ein 3D-Gitter).
  • Verhalten:
    • Bleiben auch bei Hitze hart.
    • Schmelzen nicht! Bei zu hoher Hitze verkohlen/zerfallen sie.
    • Sind nicht schweißbar.
  • Verwendung: Steckdosen, Schalter, Topfgriffe, Lacke.
  • Beispiele:
    • EP (Epoxidharz) – Klebstoffe.
    • PF (Phenolharz/Bakelit) – Alte Gehäuse, harte Griffe.

C. Elastomere

  • Struktur: Weitmaschig vernetzt (wie ein Netz oder Gummibänder).
  • Verhalten:
    • Sind gummielastisch (springen in die alte Form zurück).
    • Nicht schmelzbar (vulkanisiert).
    • Nicht schweißbar.
  • Verwendung: Dichtungen, Reifen, Schläuche.
  • Beispiele:
    • PUR (Polyurethan) – Dichtungen.
    • NR (Naturkautschuk) – Reifen.
    • NBR (Nitrilkautschuk) – Ölbeständige O-Ringe.

🔍 Erkennung in der Werkstatt (Brennprobe)

Wenn du nicht weißt, welcher Kunststoff vor dir liegt, hilft oft die Brennprobe (an einem kleinen Span).

Merkmal Thermoplast (PE/PP) Duroplast PVC (Vorsicht!)
Flamme Leuchtend, blauer Kern Brennt schwer / verkohlt Rußend, gelb
Geruch Wie Kerzenwachs (Paraffin) Stechend (Phenol) Stechend nach Salzsäure
Verhalten Tropft brennend ab Zersetzt sich, keine Tropfen Verlischt selbst
Vorsicht bei PVC

PVC niemals verbrennen! Es entstehen Salzsäuredämpfe (ätzend) und Dioxine (hochgiftig).
PVC erkennt man oft an der Beilsteinprobe: Ein Kupferdraht wird heiß gemacht, in den Kunststoff gedrückt und wieder in die Flamme gehalten. Färbt sich die Flamme grün, ist es PVC (Chlor).

🧬 Verbundwerkstoffe (Composites)

Hier werden verschiedene Stoffe kombiniert, um die Vorteile beider zu nutzen.

GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff)

  • Glasfasern (für Zugfestigkeit) eingebettet in Kunstharz (Duroplast).
  • Einsatz: Bootsrümpfe, Tanks, Rotorblätter.

CFK (Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff / Carbon)

  • Kohlefasern (extrem leicht & fest) in Kunstharz.
  • Einsatz: Rennsport, Flugzeuge, hochwertige Sportgeräte.
  • Nachteil: Sehr teuer.

Hartmetall (Sinterwerkstoff)

  • Auch ein Verbundwerkstoff!
  • Harte Wolframcarbid-Körner werden mit weichem Cobalt "verbacken" (gesintert).
  • Einsatz: Wendeschneidplatten für Drehmeißel/Fräser.