Vorwort | 6 |
Inhaltsverzeichnis | 8 |
1Einführung in die Kunststofftechnik | 12 |
1.1Kunststoffe | 12 |
1.1.1Arten von Kunststoffen | 12 |
1.2Aufbau, Struktur und Verhalten von Kunststoffen | 16 |
1.2.1Einfluss der Molmasse auf die Gebrauchseigenschaften | 19 |
1.2.1.1Homo- und Copolymere | 22 |
1.2.1.2Polymerblends | 23 |
1.3Schmelzen von Kunststoffen | 25 |
1.3.1Fließeigenschaften von Kunststoffschmelzen | 26 |
1.4Mechanisches Verhalten der Polymere | 28 |
1.4.1Relaxationsprozesse | 29 |
1.4.2Glasübergang | 31 |
1.4.3Schmelzen | 32 |
1.4.4Erstarren | 33 |
1.4.5Zeitabhängiges Verformungsverhalten | 37 |
1.4.6Zeitabhängigkeit und thermische Aktivierung | 42 |
1.5Verhalten unter mechanischer Zugbeanspruchung | 45 |
1.6Formmassen | 55 |
1.7Werkstoffauswahl | 57 |
1.7.1Qualitätskriterien | 58 |
1.8Verarbeiten von Kunststoffen | 59 |
1.8.1Vorbehandlung | 60 |
1.8.2Fertigungsprozesse | 61 |
1.8.3Auswirkungen auf die Qualität | 62 |
Literatur zu Kapitel 1 | 64 |
2Prüfaufgaben und Qualitätsfragen bei Kunststoffen und Formteilen mit Lösungsansätzen | 66 |
2.1Einführung | 66 |
2.2Prüfaufgaben | 67 |
2.3Auftretende Fehler | 70 |
2.3.1Fadenbildung | 71 |
2.3.2Kalter Pfropfen | 72 |
2.3.3Freistrahlbildung | 73 |
2.3.4Lufteinschlüsse | 75 |
2.3.5Dieseleffekt | 75 |
2.3.6Unvollständige Füllung | 76 |
2.3.7Einfallstellen | 77 |
2.3.8Überspritzungen | 78 |
2.3.9Lunker | 79 |
2.3.10Blasenbildung | 80 |
2.3.11Bindenaht | 81 |
2.3.12Schlierenbildung | 82 |
2.3.12.1Farbschlieren | 83 |
2.3.12.2Verbrennungsschlieren | 84 |
2.3.12.3Glasfaserschlieren | 85 |
2.3.12.4Feuchtigkeitsschlieren | 85 |
2.3.12.5Luftschlieren | 85 |
2.3.13Glanzunterschiede und matte Stellen | 86 |
2.3.14Dunkle Punkte | 87 |
2.3.15Schallplatteneffekt | 87 |
2.3.16Abblätterung | 88 |
2.3.17Belagbildung | 89 |
2.3.18Entformungsfehler | 89 |
2.3.18.1Auswerferabdrücke | 89 |
2.3.18.2Deformation beim Entformen | 90 |
2.3.18.3Auszugsmarkierungen | 90 |
2.3.19Verzug | 91 |
2.3.20Schrumpfung | 92 |
2.3.21Weißbruch | 92 |
2.3.22Spannungsrisse | 93 |
2.4Problemstellungen und Lösungsmöglichkeiten | 94 |
2.4.1Werkstoffqualifizierung | 94 |
2.4.2Bauteilqualifizierung | 97 |
2.4.3Werkstoffidentifikation | 106 |
2.4.4Füllstoffbeschreibung | 113 |
2.4.5Rezyklatverarbeitung | 116 |
2.4.6Werkstoffabbau – Degradation | 119 |
2.4.7Medienverträglichkeit | 123 |
2.4.8Quellung | 126 |
2.4.9Schwankende Verarbeitbarkeit | 129 |
2.4.10Vortrocknung | 132 |
2.4.11Thermische Vorgeschichte | 134 |
2.4.12Auswirkungen von Farbe und Farbänderungen | 137 |
2.4.13Auswirkungen von Schlagzähmodifikatoren | 141 |
2.4.14Orientierungen und Eigenspannungen, Verzug | 142 |
2.4.15Gütebeurteilung | 145 |
2.4.16Schadensbeurteilung | 149 |
2.4.17Innere Fehler | 154 |
2.4.18Tribologische Güteeigenschaften | 156 |
2.4.19Werkzeugkonstruktion und -auslegung | 158 |
2.4.20Verarbeitungsprozesskontrolle | 170 |
2.4.20.1Prozessablauf beim Spritzgießen von Thermoplasten | 170 |
2.4.20.2Werkzeugfüllung beim Spritzgießen | 178 |
Literatur zu Kapitel 2 | 184 |
3Kunststoffprüfung | 188 |
3.1Zweck der Kunststoffprüfung | 189 |
3.2Systematik prüftechnischer Untersuchungen | 192 |
3.3Probenherstellung und Durchführung von Prüfungen | 196 |
3.3.1Probenentnahme | 196 |
3.3.2Arten von Proben | 197 |
3.3.3Durchführung von Prüfungen | 198 |
3.4Ergebnisdarstellung/Prüfbericht | 199 |
3.5Prüfung makromolekularer Eigenschaften | 199 |
3.5.1Infrarot-Spektroskopie | 201 |
3.5.2Gel-Permeationschromatografie | 211 |
3.5.3Lösungsviskosimetrie | 214 |
3.6Prüfung der Eigenschaften der Schmelze | 222 |
3.6.1Rheometrie | 230 |
3.6.1.1Rotationsverfahren | 232 |
3.6.1.2Oszillationsverfahren | 239 |
3.6.2Viskosimetrie | 246 |
3.6.2.1Schmelze-Massefließrate und Schmelze-Volumenfließrate | 247 |
3.6.2.2Hochdruckkapillarviskosimetrie (HKV) | 253 |
3.7Prüfung der geometrischen Eigenschaften von Formteilen | 263 |
3.7.1Maße | 263 |
3.7.2Verarbeitungsschwindung, Nachschwindung | 263 |
3.7.3Verzug | 266 |
3.7.4Schrumpfung | 267 |
3.8Prüfung der Struktureigenschaften von Formteilen | 268 |
3.8.1Orientierungen | 269 |
3.8.2Morphologie | 275 |
3.8.2.1Mikroskopische Strukturanalyse | 277 |
3.8.2.2Beugungsverfahren | 286 |
3.8.3Rasterkraftmikroskopie | 295 |
3.8.4Ultraschallprüfung | 299 |
3.8.5Röntgenprüfung | 302 |
3.8.5.1Durchstrahlungsprüfung | 302 |
3.8.5.2Röntgentomografie | 307 |
3.8.5.3Mikroradiografie | 310 |
3.9Mechanische Prüfungen | 311 |
3.9.1Quasistatische Beanspruchung | 314 |
3.9.1.1Zugprüfung | 315 |
3.9.1.2Druckprüfung | 324 |
3.9.1.3Biegeprüfung | 327 |
3.9.1.4Härteprüfung | 331 |
3.9.2Schlagartige Beanspruchung | 339 |
3.9.2.1Schlagzugprüfung | 340 |
3.9.2.2Schlagbiegeprüfung | 341 |
3.9.2.3Durchstoßprüfung | 344 |
3.9.2.4Bruchmechanik | 346 |
3.9.3Statische Langzeitbeanspruchung | 357 |
3.9.4Dynamische Langzeitbeanspruchung | 365 |
3.9.5Prüfungen unter Temperaturbeanspruchung | 373 |
3.10Optische Prüfungen | 376 |
3.10.1Sichtprüfung | 379 |
3.10.2Mikroskopische Prüfung | 379 |
3.10.2.1Lichtmikroskopie | 381 |
3.10.2.2Elektronenmikroskopie | 384 |
3.10.3Farbprüfung | 395 |
3.11Thermische Prüfungen | 397 |
3.11.1Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) | 400 |
3.11.2Dynamisch-mechanische Analyse (DMA) | 409 |
3.11.3Thermogravimetrie (TGA) | 418 |
3.11.4Thermomechanische Analyse (TMA) – Dilatometrie | 423 |
3.11.5Heiztischmikroskopie | 428 |
3.11.6Bestimmung von Einsatztemperaturgrenzen | 431 |
3.11.6.1Formbeständigkeit in der Wärme | 433 |
3.11.6.2Vicat-Erweichungstemperatur | 434 |
3.11.6.3Verhalten von Kunststoffen bei Temperatureinwirkung | 436 |
3.12Chemische Prüfungen | 438 |
3.12.1Medienbeständigkeit | 438 |
3.12.2Spannungsrissempfindlichkeit | 439 |
3.13Physikalische Prüfungen | 447 |
3.13.1Dichte | 447 |
3.13.2Masse | 450 |
3.13.3Feuchte- und Wasseraufnahme | 451 |
3.13.3.1Feuchtebestimmung durch Titration nach Karl Fischer | 453 |
3.13.3.2Manometrische Feuchtebestimmung | 453 |
3.13.4Bestimmung des Glührückstandes | 455 |
3.13.5Bewitterungsversuche | 457 |
3.14Tribologische Prüfungen | 459 |
3.15Brandprüfungen | 462 |
3.15.1Prüfung zur Ermittlung der Brandgefahr | 464 |
3.15.2Brennbarkeitsprüfungen nach UL | 465 |
3.15.3Bestimmung des Brennverhaltens durch den Sauerstoffindex | 466 |
3.16Elektrische Prüfungen | 467 |
Literatur zu Kapitel 3 | 469 |
Anhang | 484 |
3.17Thermoanalytische Stoffdaten von Polymeren | 484 |
3.18Normen | 489 |
Weiterführende Literatur | 510 |
Sachverzeichnis | 516 |