Grundlagen

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Werkstoffe der Elektrotechnik
Erkennung
der Kunststoffe
Ausgabe: 18. August 2017
 Copyright
H.R. Niederberger
Elektroingenieur HTL/STV
Betriebsingenieur NDS/HTL
Vordergut
8772 Nidfurn
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Ihr könnt in eurer Schule einfache Erkennungsversuche mit
Kunststoffproben durchführen, z.B. in Bezug auf:
Lichtdurchlässigkeit
Struktur und Herstellung sind dafür verantwortlich, ob Kunststoffe glasklar, transparent oder
durchscheinend (opak) werden. Oft werden sie aber schon bei der Herstellung eingefärbt.
Thermisches Verhalten
Thermoplaste erweichen bei zunehmender Temperatur, Duroplaste gehen vom festen
Zustand direkt in Zersetzung über.
Brennbarkeit
Flammenaussehen und Geruch nach Erlöschen sind weitere wichtige
Erkennungsmerkmale. Aufgrund ihres Aufbaus aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen
brennen viele Kunststoffe. Durch den Einbau von Zusatzstoffen (Halogenen, wie z. B. Chlor
und Fluor) in das Molekül kann das Brandverhalten von Kunststoffen beeinflusst werden.
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Brennprobentabelle
Vorgehen bei Brennproben
Bruchbild
Man unterscheidet Weissbruch, Sprödbruch und kein Bruch.
Das Bruchbild liefert eine bessere Erkennungsart als die
Oberflächenhärte mit der Fingernagel- oder Nadelprobe
Löslichkeit
Der Satz: Gleiches löst sich in Gleichem ist bei Kunststoffen nur bedingt anwendbar. Sie
sind gegen organische Lösemittel sehr widerstandsfähig.
Elektrische Leitfähigkeit
Ist gering und wird erklärt durch die kleine Anzahl der freien Elektronen und der bewegliche Ionen.
Sie ist aber für die elektrostatische Aufladung von Bedeutung. Hier nur soviel: Kupfer leitet den
elektrischen Strom 100 Trillionen mal so gut wie die Wärme. Ob es sich um Wärme oder
elektrischen Strom handelt immer geht es darum, dass Energie durch den Stoff transportiert wird.
Auch die technische Aufgabe ist in beiden Fällen gleich; entweder ist eine Energiemenge durch das
Material zu leiten oder die Wanderung ist zu verhindern.
Wärmeleitfähigkeit
Bei Kunststoffen ist sehr gering. Sie wird durch die Unregelmässigkeiten im Aufbau der Moleküle
bedingt.
Zur Durchführung dieses Versuchs noch einige Informationen zur Klärung des Ergebnisses: Aus
einem Physikbuch kannst du zum Beispiel die Wärmeleitzahlen erfahren. Diese ist für Kupfer = 335
und für Polystyrol = 0,14. Die beiden Zahlen stehen also im Verhältnis von 335:0,14 = 2400.
Durch eine Kupferplatte wird die Wärme 2400 mal schneller geleitet als durch eine gleich dicke
Polystyrol-Platte. Die Kunststoffplatte braucht infolgedessen auch 2.400 mal länger zum Abkühlen.
Oder noch anschaulicher: die Wärmemenge, die in einer Stunde durch Kupfer geht, braucht bei
Kunststoff 2400 Stunden, das sind 100 Tage! Daraus kannst du folgern:
Kupfer ist ein guter Wärmeleiter.
Kunststoff ist ein schlechter Wärmeleiter.
Schaumpolystyrol, das etwa 98% Luft enthält isoliert noch zehnmal
besser. Du kannst dir denken, dass diese Eigenschaft beim Herstellen von
Kunststoffprodukten nicht so vorteilhaft ist Sie führt zu verhältnismässig
langen Aufheiz- und Abkühlzeiten.
Schaumpolystyrol
Den Aufbau des geschäumten Polystyrols solltest du unbedingt unter dem
Mikroskop betrachten. Du wirst den Zellaufbau des geschäumten
Polystyrols - ähnlich dem des Holundermarks - erkennen.
Daher verwendet man zum Wärmetransport und für elektrische Leitungen
Metalle, zur Isolierung meist Kunststoffe.
Holundermark
Dichte
Die Dichte gibt einen Anhaltspunkt über die Art des Kunststoffes. Die Dichte der Kunststoffe
ist um 1 g / cm3. Polyethylen z.B. ist 0,96 g / cm3 alle anderen etwas darüber. Darum ist ein
qualitativer Erkennungsversuch mit Wasser möglich.
Dichte
kg/dm3
Kunststoff
0,9... 1,0
Polyethylen, Polypropylen, Polysobutylen
Polystyrol, Polykarbonate, Polymethylmethacrylate, Polyesterharze, Epoxidharze,
Polyamide
Vulkanfiber, PVC hart und weich, Phenolhan ungefüllt und gefüllt mit organischen
Stoffen
Aminoplaste mit anorganischen Füllstoffen, Polyimide
Phenolharze, Epoxidharze, Polyesterharze mit organischen Füllstoffen
Polytetrafluorethylen, Silikone
1,0... 1,2
1 ,2 ...1 ,4
1,4... 1,5
1,5... 1,8
> 1,8
Mit den folgenden Materialien können die Kunststoffe erkannt werden:
1. Becherglas halb mit Wasser füllen dazu ein 2. Das PE-Stäbchen schwimmt Es hat die
Spritzer Spülmittel. Legt die 6 Proben hinein.
Dichte von O,92 g/cm3.
3. Gebt nun behutsam so Kochsalz in das
4. Gebt weiter Kochsalz zu bis weitere 4
Wasser dass es sich löst Die Dichte der
Lösung nimmt zu.
Stäbchen auftauchen. Notiert die
Reihenfolge.