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BSK (Subject) / Kunststoffe (Lesson)
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- Aufbau Bestehen aus Riesenmolekülen, die in wiederkehrenden Einheiten (Monomere) zusammengesetzt sind -> Polymer
- Einteilung Einteilung nach Art der Vernetzung: - Ketten oder Fadenmoleküle ohne Vernetzung: Thermoplaste - Kettenmoleküle mit vernetzungen: Elastomere - Raumnetzmoleküle: Duroplaste
- Thermoplaste (5) - lange fadenmoleküle ohne Vernetzung - Bei Wärmeeinwirkung schmiltzt der Werkstoff, die Fadenmoleküle gleiten aneinander vorbei -> plastisch vormbar - Bsp.: Polyethylen (PE), Polystyrol (PolyPS), Polypropylen (PP) - struktur amorph oder teilkristallin - Temperaturbereiche: hartelastisch->Tg->weichelastisch -> Fließbereich
- Elastomere (5) - gummielastische Eigenschaften -> große elastische Verformungen - nicht schmelzbar und schweißbar - begrentzt löslich - Bsp.: Kautschuk Produkte - Temperaturbereiche: hartelastisch-, spröde -> Tg -> gummielastisch -> Tz
- Duroplaste (6) - dreidimensional Vernetzt - nicht schmelzbar, irreversible Zersetzung - werden in flüssiger Form bei Zugabe von Härtungsmitteln verarbeitet - beständig auch bei höheren Temperaturen - Bsp.: Polyesterharze, Epoxidharze, Polyurethane - Temperaturbereiche: hartelastisch spröde -> Tg -> Erweichen -> Tz
- Herstellung von Kunststoffen (2) - Rohstoffe (Erdöl, Kohle..) werden in Verbindung mit Kalk, Kochsalz, Wasser und Luft zu Monomeren verarbeitet - Anschließende Verkettung zu Polymeren durch versch. Methoden: -> Polymerisation -> Polykondensation -> Polyaddition
- Polymerisation (4) - Verbindung der monomermoleküle hauptvalenzmäßig durch Aufspaltung von Doppelbindungen (Kohlenstoffdoppelbindung->Kohlenstoffeinfachbindung) - Moelkülwachstum durch Energieeinwirkung oder Katalysatoren - Stoppen durch Kettenabbruchreaktion - Exotherme Reaktion ohne Nebenprodukt
- Polykondensation Bildung der Kettenmoleküle aus versch. Monomeren unter Abspaltung von Nebenprodukten (Wasser)
- Polyaddition Verkettung verschiedener Monomere durch Platzwechsel von einzelnen Atomen oder Atomgruppen -> entstehung freier Valenzen -> gegenseitige Bindung -> keine Abspaltung von Nebenprodukten
- Allgemeine Eigenschaften von Kunststoffen (8) - geringe Rohdichte, Wärmeleitfähigkeit, E-Modul - relativ hohe Zugfestigkeiten, Bruchdehnung - große Beständigkeit gegen Wasser und aggressive Stoffe - leichte Verarbeitbarkeit - makromolekulare, organische Werkstoffe, die synthetisch oder auch durch Umwandlung von Naturprodukten erzeugt werden - unter Bestimmten Bedingungen plastisch formbar oder plastisch geformt worden - Leichtwerkstoffe mit einem spezifischen Gewicht um 1 kg/dm3 -> erhöhung durch Zugabe von Füllstoffen - auf Basis von Kohlenstoff aufgebaut -> organische Werkstoffe
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- Spannungsdehnungverhalten - Verformung der Kunststoffe: Strecken der Molekülketten -> Scheren des Molekülgerüsts -> elast. Dehnung der Molekülketten / plastische Dehnung bei nicht vernetzten Molekülketten - Festigkeits und Verformungseigenschaften abhängig von Ausmaß der venetzung und Kristallisationsgrad (Dichte) - Unter konstanter Dauerlast nehmen die Verformungen der Kunststoffe mit steigender Belastungsdauer zu
- Einfluss der Temperatur (4) - Abhängig von der Molekularstruktur - Oberhalb einer bestimmten temperatur beginnen sich alle Kunststoffe zu zersetzen. Duroplaste vom harten Bereich, Elastomere vom Elastischen Bereich - Zustände: Hart -> weichelastisch -> teigig-Zäh -> flüssig - steigende temp. -> höhere Dehnung & geringere Zugfestigkeit
- Versprödung durch (3) - einwirkung von Licht, Sauerstoff, Feuchtigkeit - radioaktive Strahlung - Spannungsrisskorrosion
- Verbesserung der Widerstandsfähigkeit durch (4) - Kristallisation - Vernetzung - Zugabe von Stabilisatoren - Verwendung von Füllstoffen
- Rohre (2) - Einsatz im Tiefbau/Sanitärberreich - Transport von Wasser, Gas...
- Folien (3) - Hauptanwendungsgebiet im Bautenschutz - Abdichtung gegen drückendes / nichtdrückendes Wasser / Chemikalien - Unter Bedachung freiligender bzw. beschichteter Dachkonstruktion
- Fugendichtmassen (2) - Schutz vor eindringendem Wasser - hohe aufnehmbare Dehnungen
- Fugenbänder (2) - Abdichten der fuge zwischen untersch. Betonbauteilen - Vorgefertigte Profile
- Baulager aus Elastomer-Werkstoffen (4) - sichere und dauerhafte Kraftübertragung - Beständig gegen chem. Angriffe - Einfache Montage - niedrige Einbauhöhe
- Fassaden (2) - Problem der UV- und Farbstabilität - untersch. Temperaturausdehnung zwischen Konstruktion und Fassade
- Modifizierung von Mörteln und Betonen - Verbesserung von Biegezugfestigkeit, Haftung neuer Betonschichten an Altbetonen, Verarbeitbarkeit, Dauerhaftigkeit, Säurebeständigkeit - Korrosionsschutz der Bewehrung
- Kunststoffmodifizierte Betone / Mörtel (4) - 1. Kunststoffmodifizierter Beton / Mörtel (PCC): Reperatur.. - 2. Reaktionsharzmörtel /-Beton: Estriche, Fertigteile, Abdichtung - 3. Epoxidharze (EP): 2-Komponenten-reaktionsharze (Harz+Härtner) - 4. Polyurethane (PU): z.B. Montageschaum
- Kunststoffe in der Instandsetzung Einsatz von PCC's und PC's als Betonersatzsysteme
- Anstriche / Oberflächenschutzsysteme (2) - Imprägnierung / Hydrophobierung: verengen der oberflächennahen Poren; verringern der Wasseraufnahme - Filmbildene Imprägnierung / Einlassgrundierung : zusätzliche Bildung eines dünnen durchgehenden Films auf der Oberfläche -> verfestigend & schadstoffbremsend - Versiegelung / Anstrich: transparente oder farbige Versiegelung oder Anstriche -> verhindern das Eindringen von Chemikalien und Schadstoffen; erhalten die Betonalkalität (Korrosionsschutz) - Beschichtung / Flächenabdichtungen: gießfähige, selbstverlaufende Reaktionsharze mit Rissüberbrückenden Eigenschaften
- Filmbildung (3) - Phase 1: Dispersion: Aufschwemmen von Kunststoffpolymeren in Wasser -> Dispergiermedium verdunstet - Phase 2: Kapillardruck komprimiert die Polymerisate - Phase 3: Verschmelzen der Polymerisate
- Rissverpressung (2) - mit Epoxidharzen: hohe Festigkeiten, geringe Dehnfähigkeit, Alkalibeständig, Schwindarm, Kraftschlüssig - mit Polyurethan: geringere Festigkeiten, hohe Dehnfähigkeiten, niedrige Viskosität
- Glasübergangstemperatur Temp, bei der Kunststoffe vom festen in den elastischen/zähigen Zustand übergehen
- Vorteile von Kunststoffen (4) - geringe Rohdichte - niedrige Wärmeleitfähigkeit - gutes elektrisches Isoliervermögen - gute Einfärbbarkeit
- Nachteile von Kunststoffen (5) - niedriger E-Modul - große Wärmedehnung - Brennbar - Versprödungsgefahr bei tiefen Temperaturen - keine Formbeständigkeit bei höheren Temperaturen
- Anwendung (7) Folien, Türen, Rahmen, Kleber, Wärmedämmung, Sperrstoff gegen Feuchtigkeit, Fußbodenbeläge..