Kunststoffwerkstoffe

1 - Inhaltsverzeichnis [Seite 7]
2 - Vorwort [Seite 13]
3 - 1 Einleitung [Seite 17]
3.1 - 1.1 Anwendungen der Kunststoffe [Seite 17]
3.2 - 1.2 Wirtschaftliche Bedeutung der Kunststoffe [Seite 23]
3.3 - 1.3 Vergleich von Kunststoffwerkstoffen und metallischen Werkstoffen [Seite 27]
3.3.1 - 1.3.1 Zeitliche Zusammenhänge [Seite 28]
3.3.2 - 1.3.2 Werkstoffverhalten [Seite 29]
3.3.3 - 1.3.3 (Teil-)Kristallinität [Seite 31]
3.3.4 - 1.3.4 Glasübergang [Seite 32]
3.3.5 - 1.3.5 Entropieelastizität [Seite 33]
3.3.6 - 1.3.6 Kräfte in und zwischen Molekülen [Seite 33]
3.3.7 - 1.3.7 Zeitabhängiges Verhalten [Seite 34]
3.3.8 - 1.3.8 Rohstoffverbrauch [Seite 35]
3.3.9 - 1.3.9 Energiebedarf [Seite 39]
3.3.10 - 1.3.10 Preise [Seite 41]
4 - 2 Polymere [Seite 49]
4.1 - 2.1 Stoffe, Verbindungen, Atome und Elemente [Seite 49]
4.2 - 2.2 Aufbau und Struktur von Polymeren [Seite 53]
4.2.1 - 2.2.1 Monomer, Polymer und lineare Kette [Seite 53]
4.2.2 - 2.2.2 Konstitution, Konfiguration und Konformation [Seite 59]
4.2.3 - 2.2.3 Co- und Terpolymere [Seite 65]
4.2.4 - 2.2.4 Verzweigungen [Seite 67]
4.2.5 - 2.2.5 Chemische und physikalische Vernetzung [Seite 69]
4.2.6 - 2.2.6 Klassifizierung der Polymere nach ihrer Struktur [Seite 73]
4.2.7 - 2.2.7 Klassifizierung der Thermoplaste nach Kennwerten und Produktionsmenge [Seite 74]
4.2.8 - 2.2.8 Klassifizierung der Polymere nach ihrer Rohstoffbasis [Seite 75]
4.3 - 2.3 Molmasse [Seite 80]
4.4 - 2.4 Haupt- und Nebenvalenzbindungen [Seite 87]
4.4.1 - 2.4.1 Hauptvalenzbindung [Seite 88]
4.4.2 - 2.4.2 Nebenvalenzbindung [Seite 91]
4.4.2.1 - 2.4.2.1 Polarität [Seite 92]
4.4.2.2 - 2.4.2.2 Dipol-Dipol-Bindung [Seite 96]
4.4.2.3 - 2.4.2.3 Wasserstoffbrückenbindung [Seite 97]
4.4.2.4 - 2.4.2.4 Induktionskräfte [Seite 98]
4.4.2.5 - 2.4.2.5 Dispersionskräfte [Seite 98]
4.5 - 2.5 Zustandsbereiche und Zustandsänderungen [Seite 99]
4.5.1 - 2.5.1 Amorpher Zustand [Seite 99]
4.5.2 - 2.5.2 Bewegung von Polymeren im amorphen Zustand [Seite 102]
4.5.3 - 2.5.3 Glasübergang [Seite 105]
4.5.4 - 2.5.4 Teilkristalliner Zustand [Seite 112]
4.5.5 - 2.5.5 Schmelzen von Kristallen [Seite 123]
4.5.6 - 2.5.6 Kristallisieren [Seite 126]
4.6 - 2.6 Innere und äußere Weichmachung [Seite 134]
4.6.1 - 2.6.1 Äußere Weichmachung [Seite 134]
4.6.2 - 2.6.2 Innere Weichmachung [Seite 135]
5 - 3 Kunststoffe [Seite 139]
5.1 - 3.1 Additive [Seite 139]
5.1.1 - 3.1.1 Antioxidanzien [Seite 141]
5.1.2 - 3.1.2 UV-Stabilisatoren [Seite 145]
5.1.3 - 3.1.3 Flammschutzmittel [Seite 148]
5.1.4 - 3.1.4 Weichmacher [Seite 152]
5.1.5 - 3.1.5 Farbmittel [Seite 154]
5.2 - 3.2 Füllstoffe [Seite 160]
5.2.1 - 3.2.1 Kreide [Seite 170]
5.2.2 - 3.2.2 Talkum [Seite 172]
5.2.3 - 3.2.3 Glaskugeln [Seite 173]
5.3 - 3.3 Verstärkungsstoffe [Seite 173]
5.3.1 - 3.3.1 Glasfasern [Seite 180]
5.3.2 - 3.3.2 Aramidfasern [Seite 182]
5.3.3 - 3.3.3 Kohlenstofffasern [Seite 184]
5.3.4 - 3.3.4 Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen [Seite 187]
5.3.5 - 3.3.5 Verstärkung durch Fasern [Seite 192]
5.4 - 3.4 Kunststoffwerkstoffe [Seite 202]
5.4.1 - 3.4.1 Bezeichnung der Kunststoffe [Seite 202]
5.4.2 - 3.4.2 Anwendungsbereiche für Kunststoffe [Seite 204]
5.4.3 - 3.4.3 Normative Anforderungen an Kunststoffwerkstoffe [Seite 207]
5.4.4 - 3.4.4 Datenbanken für Kunststoffe [Seite 209]
6 - 4 Verarbeitung von Kunststoffen [Seite 213]
6.1 - 4.1 Spritzgießen [Seite 213]
6.2 - 4.2 Extrudieren [Seite 216]
6.3 - 4.3 Formpressen [Seite 218]
6.4 - 4.4 Entstehen von Orientierungen beim Spritzgießen [Seite 220]
6.5 - 4.5 Verarbeitungstypische Morphologien [Seite 225]
7 - 5 Nachhaltigkeit von Kunststoffen [Seite 231]
7.1 - 5.1 Kunststoffe in der Umwelt [Seite 231]
7.1.1 - 5.1.1 Mikroplastik [Seite 232]
7.1.2 - 5.1.2 Marine Litter [Seite 235]
7.2 - 5.2 Entwicklung der Nachhaltigkeit [Seite 239]
7.3 - 5.3 Gesetzliche Vorgaben [Seite 242]
7.3.1 - 5.3.1 Vermeidung [Seite 245]
7.3.2 - 5.3.2 Wiederverwendung [Seite 247]
7.3.3 - 5.3.3 Recycling [Seite 248]
7.3.4 - 5.3.4 Sonstige Verwertung [Seite 248]
7.3.5 - 5.3.5 Beseitigung [Seite 248]
7.4 - 5.4 Abfallmengen und ihre Entwicklung [Seite 249]
7.5 - 5.5 Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland [Seite 250]
7.6 - 5.6 Sammlung von Kunststoffabfällen [Seite 255]
7.7 - 5.7 Recycling [Seite 258]
7.7.1 - 5.7.1 Anfänge des Kunststoffrecyclings in Deutschland [Seite 258]
7.7.2 - 5.7.2 Kunststoffrecycling in der Europäischen Union [Seite 260]
7.7.3 - 5.7.3 Werkstoffabhängige Arten des Recyclings [Seite 260]
7.7.4 - 5.7.4 Herausforderungen beim Recycling von Kunststoffen [Seite 262]
7.7.5 - 5.7.5 Sortierung [Seite 263]
7.7.6 - 5.7.6 Werkstoffliches Recycling von Kunststoffabfällen [Seite 267]
7.7.7 - 5.7.7 Rohstoffliches Recycling von Kunststoffabfällen [Seite 273]
7.7.8 - 5.7.8 Design für Recycling [Seite 275]
7.8 - 5.8 Ökobilanz, Life Cycle Assessment (LCA) [Seite 278]
7.8.1 - 5.8.1 Vorgehen bei der Erstellung einer Ökobilanz [Seite 278]
7.8.2 - 5.8.2 Normen zur Ökobilanz [Seite 283]
7.8.3 - 5.8.3 Datenquellen für Ökobilanzen [Seite 285]
7.9 - 5.9 Beitrag von Kunststoffen zu einer nachhaltigen Entwicklung [Seite 285]
7.9.1 - 5.9.1 Verringerung von Lebensmittelabfällen durch Kunststoffverpackungen [Seite 287]
7.9.2 - 5.9.2 Weniger Treibstoffverbrauch durch Leichtbau mit Kunststoffen [Seite 292]
7.9.3 - 5.9.3 Energieeinsparungen durch Kunststoffdämmstoffe [Seite 293]
7.9.4 - 5.9.4 Wasser- und Energieeinsparung in der Landwirtschaft [Seite 295]
7.9.5 - 5.9.5 Schutzmasken aus Kunststoffen [Seite 297]
7.9.6 - 5.9.6 Kunststoffe als Enabler für die Nutzung regenerativer Energien [Seite 299]
7.10 - 5.10 Entwicklungsfelder für nachhaltige Kunststoffe [Seite 303]
7.10.1 - 5.10.1 Rohstoffbasis ändern [Seite 303]
7.10.2 - 5.10.2 Stoffkreisläufe schließen [Seite 304]
7.10.3 - 5.10.3 Nutzungsphase verlängern [Seite 305]
8 - 6 Grundlagen der Normung [Seite 313]
8.1 - 6.1 Entwicklung und Nutzen der Normung [Seite 313]
8.2 - 6.2 Normung in der Kunststofftechnik [Seite 315]
9 - 7 Mechanisches Verhalten fester Kunststoffe [Seite 319]
9.1 - 7.1 Methoden der Werkstoffprüfung [Seite 319]
9.1.1 - 7.1.1 Zusammenhang zwischen Normen [Seite 319]
9.1.2 - 7.1.2 Normalklimate für Konditionierung und Prüfung [Seite 321]
9.1.3 - 7.1.3 Probekörper [Seite 324]
9.1.4 - 7.1.4 Bestimmung der Zugeigenschaften [Seite 329]
9.1.5 - 7.1.5 Bestimmung der Biegeeigenschaften [Seite 335]
9.1.6 - 7.1.6 Bestimmung der Härte [Seite 343]
9.1.6.1 - 7.1.6.1 Grundlagen der Härtemessung [Seite 343]
9.1.6.2 - 7.1.6.2 Kugeleindruckhärte [Seite 346]
9.1.6.3 - 7.1.6.3 Shore-Härte [Seite 347]
9.1.7 - 7.1.7 Bestimmung des Kriechverhaltens [Seite 349]
9.1.8 - 7.1.8 Bestimmung der Schlagbiegeeigenschaften [Seite 353]
9.2 - 7.2 Verhalten der Kunststoffe [Seite 359]
9.2.1 - 7.2.1 Verhalten im Zugversuch [Seite 359]
9.2.2 - 7.2.2 Temperaturabhängigkeit des mechanischen Verhaltens [Seite 361]
9.2.3 - 7.2.3 Zeitabhängigkeit des mechanischen Verhaltens [Seite 366]
9.2.4 - 7.2.4 Feuchteabhängigkeit des mechanischen Verhaltens [Seite 371]
9.2.5 - 7.2.5 Der Übergang vom linearen zum nicht-linearen Verhalten [Seite 374]
9.3 - 7.3 Mechanische Werkstoffmodelle [Seite 377]
9.3.1 - 7.3.1 Begriffe und Konzepte der Mechanik [Seite 378]
9.3.1.1 - 7.3.1.1 Spannungen [Seite 380]
9.3.1.2 - 7.3.1.2 Verzerrungen [Seite 380]
9.3.1.3 - 7.3.1.3 Annahme kleiner Deformationen [Seite 381]
9.3.1.4 - 7.3.1.4 Stoffgesetz [Seite 382]
9.3.1.5 - 7.3.1.5 Linearität [Seite 382]
9.3.1.6 - 7.3.1.6 Annahmen in der Elastostatik [Seite 383]
9.3.1.7 - 7.3.1.7 Begriffe zur Beschreibung des Materialverhaltens [Seite 384]
9.3.2 - 7.3.2 Phänomenologische Beschreibung des Materialverhaltens [Seite 386]
9.3.2.1 - 7.3.2.1 Ideal linear-elastisches Verhalten [Seite 387]
9.3.2.2 - 7.3.2.2 Ideal linear-viskoses Verhalten [Seite 389]
9.3.2.3 - 7.3.2.3 Ideal plastisches Verhalten [Seite 391]
9.3.2.4 - 7.3.2.4 Vergleich viskoser und plastischer Deformation [Seite 394]
9.3.2.5 - 7.3.2.5 Maxwell-Modell zur Beschreibung der Relaxation [Seite 394]
9.3.2.6 - 7.3.2.6 Kelvin-Voigt-Modell zur Beschreibung der Retardation [Seite 397]
9.3.2.7 - 7.3.2.7 Burgers- oder Vier-Parameter-Modell [Seite 398]
9.3.3 - 7.3.3 Molekulare Begründung der Elastizität in Kunststoffen [Seite 400]
9.3.3.1 - 7.3.3.1 Energieelastizität [Seite 400]
9.3.3.2 - 7.3.3.2 Entropieelastizität [Seite 401]
9.3.4 - 7.3.4 Zeit-Temperatur-Superpositionsprinzip [Seite 402]
9.3.5 - 7.3.5 Einfluss verarbeitungsbedingter Eigenspannungen auf mechanische Kennwerte [Seite 407]
10 - A Kurzzeichen für Kunststoffe [Seite 411]
11 - Index [Seite 417]