EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-7: Struktur – Reaktion – Substanz – Energie Elastomere – Duromere – Verbundwerkstoffe 187 187 Ein weiteres Verfahren zur Kunststoffverarbeitung ist das Tiefziehen . Dabei wird eine Kunststofffolie über einer Form kurz erhitzt. Anschließend wird die Form evakuiert, wodurch die Folie in die Form gezogen wird. Joghurtbecher werden beispielsweise so hergestellt. Ein Schneidewerkzeug stanzt die Becher anschließend aus der Folie. Das zurückbleibende Stanzgitter wird zur Herstel- lung neuer Folien wiederverwertet. Herstellung von Textilfasern aus Plastomeren – Verspinnen Man unterscheidet zwischen dem Schmelzspinnen und dem Trockenspinnen (Abb. 187–1) . Nach allen Spinnverfahren werden die Fasern einer gewissen Zug- belastung ausgesetzt ( Verstreckung ). Durch diese Dehnung orientieren sich die Makromoleküle parallel. Die Nebenvalenzkräfte bilden sich dabei stärker aus, die Faser wird reißfester und formstabiler. Elastomere Elastomere bestehen aus Makromolekülen mit schwacher räumlicher Ver- netzung. Wirkt eine Zugkraft, so ist das Elastomer verformbar. Die Molekül- ketten gleiten aneinander vorbei, und Bindungswinkel werden deformiert. Schließlich verhindern die Vernetzungsstellen eine weitere Dehnung. Lässt die verformende Kraft nach, so wird wieder die ursprüngliche, stabile Form einge- nommen. (Abb. 187–2) Elastomere werden entweder wie Weichschäume aus Polyurethan in der End- form erzeugt oder sie befinden sich zuerst in einem plastischen Zustand aus kettenförmigen Makromolekülen. Nach der Formgebung tritt eine räumliche Vernetzung ein (zB bei der Herstellung von Gummi durch Vulkanisieren von Kautschuk). Duromere Duromere bestehen in den meisten Fällen aus räumlich stark vernetzten Mo- lekülketten. (Abb. 187–3) Eine thermoplastische Verformung ist nicht möglich. Die theoretische Erweichungs-temperatur liegt oberhalb der Zersetzungstem- peratur. Duromere sind meist hart und relativ spröde. Ihr Vorteil ist die ziemlich hohe Temperaturbestän-digkeit. Auch Duromere werden bereits in ihrer end- gültigen Form hergestellt. Beispiele dafür sind die Kunststoffe für Möbelo- berflächen und Spanplatten . Eine zweite Möglichkeit ist die Herstellung von linearen Molekülketten, die in einem Lösungsmittel gelöst werden. Die Ketten dieser Kunststoffharze werden durch einen „ Härter “, der Radikalstarter enthält, durch Polymerisation vernetzt (zB Polyesterharze, Versiegelungslacke). Verbundwerkstoffe Die nachteiligen Eigenschaften der Kunststoffe, wie geringe Härte und vor al- lem geringe mechanische Festigkeit gegen Zug-, Druck- und Torsionsbelastung, können durch Kombination von Kunststoffen mit anderen Materialien vermie- den werden. Häufig werden dabei Glasfasern eingesetzt. Solche glasfaserverstärkten Kunststoffe (GFK) vereinigen die hohe mecha- nische Festigkeit der Glasfasern mit der geringen Dichte und hohen Zähigkeit der Kunststoffe. Die Glasfasern werden als Matten über einer Form mit der noch unvernetzten Kunststoffmasse getränkt. Danach erfolgt die Aushärtung zum Duromeren. Auch ein gemeinsames Aufspritzen des Kunststoffharzes und der Glasfasern auf eine Form ist möglich. Glasfaserverstärkte Polyesterharze zB dienen so als Materialien für Karosserien und Boote. Der fertige Verbund- stoff besteht dabei zu etwa 70 % aus Glasfasern. Polyamide kommen als plas- tomer verarbeitbare Granulate mit 25 – 35 % Glasfaseranteil in den Handel und werden zu Kunststoffteilen im Automobilbau verarbeitet. Besonders gute mechanische Eigenschaften lassen sich auf diese Weise mit Carbonfasern erzielen. Carbonfasern bestehen aus Kohlenstoff in Graphitstruk- tur. Sie sind weit stärker zugbelastbar als Stahl, haben aber nur ein Viertel der Dichte. In Kombination mit Kunststoffen wie zB Epoxidharzen ergeben sie Werkstoffe von höchster Leistungsfähigkeit, die im Flugzeug- und Rennwagen- bau Verwendung finden (CFK – kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe). Abb. 187–1: Trockenspinn-Verfahren Abb. 187–2: Veränderung der Molekularstruktur eines Elastomeren bei Belastung Abb. 187–3: Durch Vernetzung vom Plastomeren zum Duromeren Filter Faser zum Verspinnen Spinn- lösung Heizung Heißgas Spinnschacht Polymerisat Lösungs- mittel Lösungsmittel- rückgewinnung Lösungsmittel- reinigung Makromoleküle Vernetzungen Nach der Belastung Bei Belastung Vor der Belastung Makromoleküle Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv