Kunststofftechnologie Inhalt

Kunststofftechnologie
Inhalt
1
2
Geschichte des Werkstoffs ............................................................................................. 2
Werkstoffkunde .............................................................................................................. 2
2.1
2.2
Zusammensetzung ......................................................................................................................... 2
Makromolekulare Stoffe ............................................................................................................... 3
Naturstoffe .................................................................................................................................... 3
Umwandlungsprodukte von Naturstoffen ..................................................................................... 3
Vollsynthetische Kunststoffe ........................................................................................................ 3
Herstellung .................................................................................................................................... 3
Analyse.......................................................................................................................................... 3
Cracken ......................................................................................................................................... 3
Polyreaktion .................................................................................................................................. 3
Rohstoffe ....................................................................................................................................... 4
Eigenschaften ................................................................................................................................ 5
Chemische Eigenschaften ............................................................................................................. 5
Physikalische Eigenschaften ......................................................................................................... 5
Technische Eigenschaften ............................................................................................................. 5
Kunststoffhauptarten ..................................................................................................................... 5
Thermoplaste ................................................................................................................................. 5
Duroplaste ..................................................................................................................................... 6
Elastomere ..................................................................................................................................... 6
2.3
2.4
2.5
3
4
Aufbereitung.................................................................................................................... 6
Fertigungsverfahren ....................................................................................................... 6
4.1
4.5
4.6
Urformende Verfahren .................................................................................................................. 6
Gießen ........................................................................................................................................... 6
Extrudieren .................................................................................................................................... 6
Spritzgießen .................................................................................................................................. 7
Pressen .......................................................................................................................................... 7
Schäumen ...................................................................................................................................... 7
Kalandrieren .................................................................................................................................. 7
Umformende Verfahren ................................................................................................................ 8
Thermoabkanten............................................................................................................................ 8
Verstrecken ................................................................................................................................... 8
Tiefziehen...................................................................................................................................... 8
Vakuumformen ............................................................................................................................. 8
Laminieren .................................................................................................................................... 8
Trennende Verfahren – spanend ................................................................................................... 9
Bohren ........................................................................................................................................... 9
Sägen ............................................................................................................................................. 9
Feilen – Schleifen - Schaben ....................................................................................................... 10
Fügen ........................................................................................................................................... 10
Beschichten ................................................................................................................................. 10
5
Handelsnamen und Verwendung (Auswahl) .............................................................. 10
4.2
4.3
4.4
PMMA (Acrylglas, Plexiglas) ..................................................................................................... 11
Polycarbonat (PC) ....................................................................................................................... 11
Polystyrol (PS) ............................................................................................................................ 11
6
Recycling ........................................................................................................................ 11
6.1
6.2
Thermische Verwertung .............................................................................................................. 11
Materialrecycling ........................................................................................................................ 12
Stoffliches Recycling .................................................................................................................. 12
Rohstoffrecycling ........................................................................................................................ 12
Grenzen des Kunststoffrecyclings ............................................................................................... 12
Stand: Oktober 2012
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1 Geschichte des Werkstoffs
 1859: Vulkanfiber (GB); Koffer, Dichtungen
 1869: Celluloid (USA); Billardkugeln, Film,
Tischtennisbälle
 1904: Kunsthorn (D); Knöpfe, Kämme
 1909: Phenol- und Aminoplaste (USA/D/A);
Elektroisolierende Gehäuseteile
 1909: Formaldehyd (Rus); Anatomische Präparate
 1930: Polystyrol (D); Verpackungen, Spielzeug
 1933: Acrylglas (D); Gehäuseteile, Lichtkuppeln
 1938: Polyvinylchlorid (D); Schallplatten, Isolierungen bei Stromleitungen, Bodenbeläge
 1938: Polyamid (D); Bremsschläuche, Textilfasern
 1938: Hochdruckpolyethylen (GB); Folien,









Hohlkörper
1940: Polyuretane (D); Matratzen
1941: Teflon (Polytetrafluorethylen, USA);
Hitzebeständige Beschichtungen
1941: Ungesättigte Polyester (USA); Tanks,
Telefonzellen
1943: Silikone (USA) ; Abdruckformen, Dichtungsmasse
1946: Epoxidharz (CH); Sportgeräte, Flugzeuge
1955: Niederdruckpolyethylen (D); Getränkekästen, Druckrohre, Behälter
1956: Polycarbonat (D); Helmvisiere, Schutzscheiben, CD
1957: Polypropylen (D); Batterien, Haushaltsgeräte
1958: Polyacetal (USA); Zahnräder, Telefongehäuse
Wissen: Erste 3 Kunststoffe, Forschungsstaaten
Erklären: Zusammenhang Kunststofferfindung und Industrialisierung
2 Werkstoffkunde
2.1 Zusammensetzung
 Organischer Werkstoff aus Makromolekülen
(mehr als 1000 Moleküle)
 Makromoleküle: Aneinanderreihung immer wiederkehrender
Baugruppen.
o Bsp. natürliches Makromolekül: Cellulose
o Bsp. synthetisches Makromoleküle: PVC
 In ihrer „Ursprungsform“ sind
Kunststoffe kaum verarbeitungsfähig. Um das zu erreichen, werden Füllstoffe, Weichmacher,
Verstärkungsstoffe etc. zugegeben.
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Baustein Glucose
Baustein Vinylchlorid: Monomer
mit reaktionsfähiger Doppelbindung zwischen den C-Atomen
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Cellulose
Polyvinylchlorid
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2.2 Makromolekulare Stoffe
Naturstoffe
Kohlenwasserstoffe (Kautschuk...), Polysaccharide (Cellulose, Stärke, Pektine,
Chitin...), Polynukleotide (Nukleinsäuren), Proteine und Enzyme, Lignine
und Gerbstoffe
Umwandlungsprodukte von Naturstoffen
Gase
Vulkanisierter Kautschuk, Zellwolle, Celluloseether, Kunstleder...
Vollsynthetische Kunststoffe
Leichtbenzine
Aus Erdöl, Kohle, Erdgas, Luft, Salz; Hauptbestandteile: Kohlenstoff,
Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel (SCHON)
Schwerbenzine
2.3 Herstellung
Mitteldestillat
Analyse
Destillation (Verdampfen und Abscheiden)
von Kohlenwasserstoffen aus Erdöl. Je
nach Siedepunkt kondensieren im Fraktionierturm: Gas (bis 30 oC), Leichtbenzin (bis 100 oC), Schwerbenzin (bis 200
o
C), Petroleum (bis 260 oC), Gasöl (bis 360 oC).
Schweres Heizöl
Rückstände
Erdöl
Cracken
Zerlegung der Benzinfraktionen in Moleküle mit unterschiedlicher Zahl von Cund H-Atomen, rechts beispielhaft: Vom Oktan zum Ethylen und zum Ethan.
Alkane (Einfachbindung): Methan, Ethan, Propan, Butan...
Alkene (Doppelbindung): Methen, Ethen...
Alkine (Dreifachbindung): Methin, Ethin...
Polyreaktion
Bei der Synthese aus diesen Monomeren entstehen die technisch verwerteten Kunststoffe in zwei
Gruppen: unvernetzte Kunststoffe (lineare Ketten) und vernetzte (weitmaschig vernetzte und engmaschig vernetzte Ketten). Die Vernetzung entscheidet weitgehend über die physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs. Drei Hauptformen der Polyreaktion:
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 Polymerisation: Zerstören der Doppelbindungen und Aufbau
von Polymeren durch Wärme + Katalysatoren. Schlechte
Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff erfordert Kühlung, überwiegend durch Wasser. Dies muss später wieder entfernt
werden. Am Ende des Prozesses geliert das Polymer aus, die
Monomere können nicht mehr an den reaktionsfähigen Kettenenden andocken, der Polymerisationsprozess bricht ab.
2/3 aller Kunststoffe wird durch Polymerisation hergestellt,
z. B. PE, PS, PP, PVC. Wird auf Wasserkühlung verzichtet,
wird der Wärmeprozess meist über Rohröfen mit geringem
Durchmesser gesteuert, z. B. bei der Hochdruckpolymerisation.
 Polykondensation: Zusammenbau verschiedener Arten von
Bausteinen. Beim Prozess kondensieren stabile Nebenprodukte wie Wasser, Ammoniak oder Alkohole aus. Da es sich
um eine Gleichgewichtsreaktion handelt, kann der Prozess
gestoppt werden (Kondensate werden nicht mehr abgeführt,
sodass sich ein Gleichgewicht zwischen Monomeren (1) und
Polymeren und Abspaltprodukten (2) einstellt. Bsp.:
Thermoplaste: Polyamid, Polykarbonat. Duroplaste: Phenol-Formaldehydharz, Harnstoffharz, Melamin.
 Polyaddition: Auch hier werden verschiedene
Arten von Bausteinen synthetisiert, allerdings ohne Abgabe eines Spaltproduktes. Die freien Bindungen entstehen nicht durch Abspaltung von Atomgruppen, sondern durch Platzwechsel von
Atomen, meist von Wasserstoffatomen. Bsp.: Polyurethan, Epoxidharz).
Zusammenfassung: Polymerisation geschieht durch ein Aufklappen von Doppelbindungen, Polykondensation und –addition dagegen durch die Verbindung reaktionsfähiger Endgruppen unterschiedlicher Bausteine.
Werden bifunktionelle Monomere (nur zwei Bindungen möglich) verarbeitet, entstehen lineare Kettenmoleküle (Thermoplaste). Bei mehrfunktionellen Monomeren verbinden sich die Ketten untereinander (Netzwerke; Duroplaste/Duromere und Elastomere). Da für die Verarbeitung auch Duromere
und Elastomere die Rohstoffe in fließfähiger Form vorliegen müssen, erfolgt die Vernetzung erst dort
(vgl. Menges, G. (1979): Einführung in die Kunststoffverarbeitung. München, Wien: Hanser, S. 20).
Zu Beginn der Kettenbildung sind aber auch Duromere noch plastisch ( Duroplaste).
Rohstoffe
 7% des Erdöls wird in der Chemieindustrie verarbeitet, 5% insgesamt zu Kunststoffen (s. Abb. rechts: Verwendung von Erdöl).
 Weitere Rohstoffe: Kohle, Erdgas, Zucker, Stärke.
Wissen: Makromolekül, Cellulose, Wortbaustein Poly, Monomer, Polymer, Synthese, Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition, Analyse, Cracken, Destillation
Erklären: Vom Monomer zum Polymer  Unterschied Polymerisation/-addition/kondensation  Cracken
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2.4 Eigenschaften
Chemische Eigenschaften
 Säurebeständig
 Definierter Übergang von festem zu plastischem und zu elastischem Zustand (ideale Produktionsbedingungen)
Physikalische Eigenschaften
 Dichte kann beeinflusst werden  GeDämmstärke
wichtsreduktion: Ca. 100 kg Kunststoff
pro Pkw, 12% Gewichtsreduktion durch
8cm
leichte Kunststoffe, Gewicht Pkw: 1700kg,
Pro 100 kg Gewicht Ersparnis von ca. 0,1 l 12cm
Kraftstoff pro 100 km
14cm
 Elektrischer Isolator
 Wärmeisolierung
 Beliebige optische Eigenschaften (Opazität, Farbe)
Energieeinsparung pro Jahr
Eingesparte
Kosten
Kosten für Fas- Maßnahme
sadendämmung rechnet sich in
14.023 kWh
771 €
13.748 €
13 Jahren
14.958 kWh
822 €
16.564 €
14 Jahren
15.426 kWh
848 €
17.393 €
14 Jahren
Technische Eigenschaften
 Als geometrisch bestimmtes Halbzeug (semi-finished product) oder als geometrisch unbestimmtes
Granulat, Pulver oder als Flüssigkeit herstell- und einsetzbar.
 Preisgünstig (abhängig vom Erdölpreis)
Wissen: Dichte, Halbzeug, plastisch
Erklären: definierter Übergang zwischen festem, plastischem und elastischem Zustand  Zusammenhang
Dichte – Gewicht  wärmeisolierende Wirkung geschäumter Werkstoffe  Zusammenhang Kunststoff – Erdöl
2.5 Kunststoffhauptarten
Thermoplaste
 Fadenförmige Molekularstruktur, bei der die intermolekularen Kräfte schwächer sind als die intramolekularen. Beim Erwärmen lassen sich auf Molekularebene Schichten leicht verschieben.
 Eigenschaften: Bei Raumtemperatur fest, ab ca. 100oC Übergang in plastischen Zustand, ab ca. 200
o
C Zersetzung. Memory-Effekt: Bei Erwärmung Formerinnerung. Ideale Verarbeitungseigenschaften.
 Varianten: In der Schmelze bilden die Ketten durch die Brownsche Molekularbewegung knäuelförmige Strukturen (Vergleich: Watte, Spaghetti). Beim Abkühlen entstehen zwei Varianten:
o Teilkristalline Thermoplaste: Teile des Stoffes erstarren in regelmäßiger Form (Kristallisation), sie sind in amorphe Strukturen eingebettet. Kristalline Strukturen sind „enger“,
wodurch die intermolekularen Kräfte stärker wirken. Dies führt zu Zähigkeit. Beispiel: PP
(Haushaltseimer).
o Amorphe Thermoplaste: Verhindern Seitengruppen der Ketten ein kristallisieren, so erstarrt die Masse in unregelmäßiger, amorpher Struktur. Das führt zu großer Sprödigkeit,
ähnlich der von Glas ( Zugabe von Zusatzstoffen). Beispiele: PVC, PMMA, PS.
 Beispiele:
o Gute Tiefzieheigenschaften in der Schule: Polyethylen (PE), Polystyrol (PS); nicht: PP!
o Textilfasern: Polyamid (Nylon), Polyester (Trevira)
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Duroplaste
 Räumlich vernetzte Molekularstruktur. Vor der Vernetzung sind die
Rohstoffe flüssig (Epoxidharze, Polyester; Ziehen von Fasern aus der
Flüssigkeit) oder pulverförmig (Pressen und Sintern). Rechts: Plastizität von Duroplasten bei der Verarbeitung.
 Eigenschaften: bleibt auch bei Erwärmung fest bis zur Zersetzung.
Nur für urformende Fertigungstechniken geeignet.
 Beispiele: Epoxydharze, Polyesterharze, Phenoplaste, Polyurethane
Elastomere
 Verzweigte Molekularstruktur; zwischen den Molekülen wirken starke intermolekulare Van-der-Vaals-Kräfte
 Eigenschaften: Bei Raumtemperatur elastisch.
 Beispiele: Gummi, Silikone, Polyurethane
Wissen: Thermoplast, Duroplast, Elastomer, Memory-Effekt
Erklären: Makromolekülstruktur und Eigenschaften
3 Aufbereitung
Die Endprodukte der Merisationsprozesse lassen sich nur schlecht weiterverarbeiten. Die physikalischen Eigenschaften werden angepasst durch die Zugabe von Farben, Gleitmitteln zur Erhöhung der
Fließfähigkeit, Mitteln zur Erhöhung der Schlagzähigkeit (z. B. durch Kautschuk), durch Zugabe von
Füllstoffen (Gesteinsmehl) usw.
Weiterverarbeitung durch
 Mischung, Plastifizierung in
Knetern (Walzen oder
Schneckenröhren und Granulierung
 Wirbelmischung: Wärmeentwicklung führt zur Bildung von Gemischen (Agglomeraten) und dann zu deren Aussinterung.
4 Fertigungsverfahren
4.1 Urformende Verfahren
Gießen
Rohmaterial wird verflüssigt und gegossen.
Extrudieren
Thermoplastisches Granulat wird erwärmt
und plastifiziert, durch Schneckendrehung
in Werkzeug geführt. Kontinuierliches
Verarbeiten: Strangpressen; diskontinuierliches Verarbeiten: Hohlblasen.
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Spritzgießen
Plastifizierter Thermoplast oder
unvernetzter Duroplast wird durch Extruder plastifiziert. Schneckenextruder (s.
rechts): Hier ist die Schnecke beweglich:
Durch Vorschieben der Schnecke wird der
Werkstoff in Werkzeug gepresst, gekühlt
und entformt. Kolbenextruder: Erwärmte
Masse wird durch Kolben in Werkzeug
gespritzt.
Pressen
 Rieselfähige Formmasse aus Duroplast wird in Matrize eingefüllt. Patrize schließt Werkzeug.
Druck + Erwärmung = Plastifizierung. Aushärten und
Entformen
Schäumen
 Expandierter Schaum aus Granulat. Bsp. Styropor: PSGranulat wird auf 90 oC erhitzt und mit Treib- und
Flammschutzmittel vermischt. Beim Verdampfen des
Treibmittels bläht sich das Granulat um bis zu 50% auf.
Unter Druck versintert das Material.
 Extrudergeschäumter Kunststoff: PS wird im Extruder
aufgeschmolzen und mit CO2 versetzt. Beim Verlassen
des Extruders expandiert der Schaum.
Kalandrieren
Kalander sind beheizte Walzwerke. Thermoplastische Masse
wird zwischen beheizten Walzen plastifiziert und auf Dicke
und Breite kalandriert.
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Kalander
Walzwerk
Reckanlage
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4.2 Umformende Verfahren
Thermoabkanten
Thermoplastfolie wird erhitzt und (idealerweise über eine Form) abgekantet. Bei zu geringer Temperatur entstehen Risse, bei zu hoher Bläschen. Zum Erhitzen eignen sich Vorrichtungen mit Konstantandraht oder Heizschwerter. Funktional ist auch eine flächige Wärmequelle wie Keramikstrahler oder
Heißluftföhn, wenn die nicht zu erwärmenden Bereiche mit Holzplatten abgedeckt werden.
Verstrecken
Erwärmen auf Recktemperatur, Formgebung durch Verstrecken, Erstarren durch Kühlen.
Tiefziehen
Thermoplastfolie wird von Niederhalter auf Matrize gedrückt. Nach Erwärmung der Folie wird
Patrize durch die Matrize gedrückt.
Werden die Folien vom Niederhalter festgeklemmt, sodass kein Material nachrutschen kann,
so wird die Wandstärke dünner (Strecktiefziehen).
Vakuumformen
Thermoplastische Folie wird erwärmt.
Durch Absaugen der Luft erfolgt
Formgebung.
Varianten: Vakuumtiefziehen (gleichbleibende Wandstärke durch federnden Niederhalter) und Vakuumstreckziehen (Wanddickenänderung durch
festen Niederhalter).
4.3 Laminieren
Gewebe wird mit Kunststoff (meistens Gießharz) getränkt. Der Verbundstoff erhält Eigenschaften des
Gewebes und des Kunststoffes. Varianten:
 Handlaminieren
 Faserspritzen: Aufspritzen der Fasern und der Harze auf Werkstück.
 Harzmattenpressen
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4.4 Trennende Verfahren – spanend
Generell ist bei der spanenden Bearbeitung darauf zu achten, dass eine zu hohe Wärmeentwicklung zu
einem Schmelzen des Werkstoffs führt. Folge wäre eine hohe Belastung der Werkzeuge und schlechte
Fertigungsgüte. Daher heißt die Universalregel: Wärme vermeiden bzw. abführen. Kühlen: Druckluft
einblasen, Wasser oder Wasser-Spiritusgemisch (50:50) zugeben.
Allerdings verhindert die nahezu unbegrenzte Vielfalt an Kunststoffen universelle Technologieangaben.
Bohren
Ideal: Spitzenwinkel 60o-90o. Ersatz: besser als Universalbohrer sind Holzbohrer. Gebohrt wird mit
geringer Drehzahl. Ankörnen kann man nur bei schlagzähen Kunststoffen.
Sägen
Die meisten Kunststoffe lassen sich mit den üblichen Handsägen der Holzbearbeitung trennen. Beim
Sägen sollte wegen der Schmelzgefahr mit langsamen Hin- und Herbewegungen gearbeitet werden.
Dekupiersägemaschinen sind daher nur geeignet, wenn sie eine Drehzahlregulierung haben.
Kunststoff-Kreissägeblätter haben Hartmetallschneiden mit einer wechselnden Trapez-Flachzahnung. Die Flachzähne schneiden das Material, die Trapezzähne verhindern das Ausreißen an der
Schnittkante. Für kunststoffbeschichtete Platten eignen sich hohlgeschliffene Trapezzähnen. Sie verringern die Splittergefahr. Reine Kunststoffsägeblätter haben oft Zähne mit negativem Spanwinkel.
Trapez-Flachzahn, hier mit positivem Spanwinkel
Trapezzahn mit Hohlschliff für beschichtete Platten
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Feilen – Schleifen - Schaben
Geeignet sind einhiebige Feilen, weil sie nicht so schnell zuschmieren. Beim Schleifen muss nassgeschliffen werden, um Verschmieren und Wärmerisse zu vermeiden. Ein ideales Werkzeug ist die
Ziehklinge. Sie greift nicht schneidend, sondern schabend ein und ist daher prädestiniert für die Kunststoffbearbeitung.
Oberflächenbearbeitung: Von grob nach fein  Ziehklinge, nassschleifen, polieren.
Polierset: Aufspanndorn, Polierscheibe aus Baumwolllappen, Polierhilfpasten (sehr grobe Paste:
schwarz, mittelgrobe Paste: gelb / ocker, Vorpolierpaste: braun, Abklärpaste: blau).
4.5 Fügen
Kunststoff kann geschweißt und geklebt
werden. Schweißen: Ultraschallschweißen,
Vibrationsschweißen, Laserschweißen, Rotationsschweißen.
Kleber müssen materialspezifisch ausgewählt werden. Glasklare Kleber sind häufig
UV-härtend, müssen also im Tageslicht
aushärten.
4.6 Beschichten
Kunststoff kann lackiert werden, wobei Lack und Trägerkunststoff aufeinander abgestimmt sein müssen (Lösungsmittel!). Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GVK) werden in Schichten auf Form aufgetragen und ermöglichen gute Bearbeitung großer Formen (Schiffs- und Flugzeugbau)
Wissen: Fertigungsverfahren, Extruder, Werkzeug, plastifizieren, Granulat, Kalander, Konstantandraht, Tiefziehen, Strecktiefziehen, Patrize, Matrize, Niederhalter, Hartmetall, Trapez-Flachzahnung, Fertigungsgüte, Spanwinkel, Spitzenwinkel, Feilenhieb, Ziehklinge
Erklären: Extrudieren  Spritzgießen  Schäumen  Kalandrieren  Unterschied Tiefziehen - Strecktiefziehen  Zusammenhang beim Spanen: Zahnform – Vorschub – Wärmeabfuhr
5 Handelsnamen und Verwendung (Auswahl)
Kunststoff
Verwendung
Polyethen (PE)
Tragetaschen, Mülltonnen, Kabelisolierungen, Foli- Lupolen
en, Flaschenkästen, Eimer, Körbe
Polypropen (PP)
KFZ-Teile, Folien, Gehäuse elektrischer Haushalts- Hostalen PP,
geräte
Trespaphan
Polyvinylchlorid (PVC)
Fußbodenbeläge, Kunstleder, Schallplatten, Abwas- Hostalit, Vinoflex,
serrohre, Folien
Vinodur
Polytetrafluorethen
(PTFE)
Beschichtung v. Bratpfannen, wartungsfreie Lager Hostaflon, Teflon
Polystyrol (PS)
Expandiertes PS (EPS)
Lebensmittelverpackungen, Wärmedämmmaterial
Hostyren
Styropor, Styrodur
Polyacrylnitrit (PAN)
Synthesefasern (Pullover,Socken)
Dralon
Polymethylmethacrylat
(PMMA)
Glastransparente Abdeckungen
Plexiglas
Polycarbonat (PC)
Glastransparente Abdeckungen, CD, DVD
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Handelsnamen
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PMMA (Acrylglas, Plexiglas)




Gegossen: gut zu brechen, gute Spanbarkeit, gut warmformbar
Extrudiert: gute Spanbarkeit, unter schulischen Bedingungen nur bedingt warmformbar
Ritzbrechen bis 3mm. Faustformel: pro mm Dicke ein Ritz
Bohren: Spitzenwinkel 60o bis 90o; optimal: negativer Spanwinkel (greift schabend ein, geringere
Rissgefahr); glatter, zusammenhängender Spanfluss
 Schleifen: Korn 60 (trocken oder nass), Korn 220 (trocken oder nass), Korn> 400 (nass, sonst
Spannungsrisse durch Wärme)
 Thermobiegen: ca. 150oC, ab 4mm beidseitig erwärmen; langsam abkühlen lassen
 Kleben: Acrylglaskleber (UV-härtend)
Polycarbonat (PC)
 Kratzunempfindlich, hohe Schlagzähigkeit (CDs, DVDs), lässt sich schlecht ritzbrechen (unsaubere
Bruchkanten)
 Biegen / Abkanten:
o Kalt biegen: minimaler Radius = 150 X Plattendicke
o Kalt abkanten mit Abkantbank: Radius = Plattendicke, maximaler Biegewinkel 90 o.
o Warm abkanten: am besten beidseitig bis 160 oC erwärmen. Minimaler Biegeradius = 2 X
Plattendicke
 Sägen:
o Kreissäge: Hartmetallbestückte Wechselzähne, Freiwinkel 15o bis 20o, Spanwinkel 5o, Zahnabstand 10-20 mm. Kühlung bei hoher Schnittgeschwindigkeit mit Druckluft.
o Bandsäge: Freiwinkel 30o bis 40o, Spanwinkel 0o bis 8o. Zahnabstand: Plattendicke bis 3mm
 1-2 mm, Plattendicke 3-12 mm:  2-3 mm. Schnittgeschwindigkeit 1000 – 3000 m/min.
 Bohren: Metallspiralbohrer. Häufiger Lüften, um Spannungsrisse zu vermeiden. Schnittgeschwindigkeit: 40 m/min., Freiwinkel 15o, Spanwinkel 0o bis 5o , Spitzenwinkel 90o – 120o
 Fräsen: Ein- oder Zweischneider, Kühlung mit Druckluft, nicht mit Flüssigkeiten.
Vorschub: 1,5 m/min bei ca. 20.000 U/min.
 Ansonsten: s. PMMA
Polystyrol (PS)
 Thermoverformung: Verformungstemperatur 130o bis 150o C
 Spanende Bearbeitung: Alle Werkzeuge aus der Metall- und Holzbearbeitung möglich. Kühlung
durch Druckluft oder Wasser
 EPS: Geschäumtes Polystyrol (z.B. Styropor oder Styrodur)
Wissen: PE, PP, PS, PVC, PMMA
Erklären: Eigenschaften von PMMA und PC
6 Recycling
Kunststoffwiederverwertung ist aufgrund
der zahlreichen Werkstoffe nur bedingt
möglich.
6.1 Thermische Verwertung
Für Mischkunststoffe eignet sich nur die
thermische Verwertung in der KraftWärmekopplung.
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Heizwerte von Kunststoffen im Vergleich
Steinkohle
Heizöl
Erdgas
Rinde
Holz
Klärschlamm trocken
Kunststoffverpackung
Hausmüll
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6.2 Materialrecycling
Das Materialrecycling rechnet sich nur bei großen Mengen sortenreinen Ausgangsmaterials. Die Sortenreinheit ist wichtig wegen der unterschiedlichen Bestandteile und Schmelztemperaturen. Daher eignen sich Produktionsabfälle, nicht aber Verpackungsmaterialien bspw. des Dualen Systems. Ein Ausweg sind moderne Reststoffsortieranlagen, die sehr hohe Reinheitsgrade erzeugen. Unterschieden
werden:
Stoffliches Recycling
Die Makromoleküle bleiben hierbei unverändert bestehen. Sortierte Thermoplaste können erneut zu
Granulat zerkleinert werden. Bsp.: Tüten, Baufolien, Eimer, Kanister, Mülltonnen und Rohre aus PE,
Blumentöpfe, Möbelteile aus PP, Textilfasern und Behälter aus PET, Kabelschutzrohre und Fensterprofile aus PVC.
Unsortierte Kunststoffe werden durch Sintern unter Beifügung von Bindemitteln zu neuen Fertigprodukten urgeformt (Müllcontainer, Parkbänke).
Rohstoffrecycling
Hier werden die Makromoleküle in Monomere, Gase oder Fluide umgewandelt und mit chemischer
Aufbereitung neu zu Kunststoffen verarbeitet. Geeignet sind z.B. PET, Polyamide, PU, PC
Grenzen des Kunststoffrecyclings
Negativ wirken sich aus:
 starke Durchmischung
 Verschmutzung
 hoher Energieaufwand bei der Aufbereitung und beim Recyclingvorgang
Wissen: Thermische Verwertung, Kraft-Wärmekopplung,
Erklären: Heizwert von Kunststoff  Zusammenhang von Sortenreinheit und Eignung zum Recyceln  Formen des Materialrecyclings
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