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Werkstofftechnik 1 - Polymere

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Werkstofftechnik 1

Polymere

Polymere, oder auch Kunststoffe genannt, sind Nachahmungen von Naturstoffen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass diese minderwertiger, sondern oft, wegen ihren besonderen Eigenschaften, unentbehrlich sind und Naturstoffe in vielen Bereichen sogar übertreffen. 

Kunststoffgranulat
Kunststoffgranulat

Ein Kunststoff ist ein Werkstoff, der künstlich aus Makromolekülen organischem Ursprungs hergestellt wird. Makromoleküle bestehen aus einer hohen Anzahl von Grundmolekülen, welche man auch als Monomere bezeichnet.  Monomere werden durch ihre Atombindungen zusammengehalten und bilden Ketten. Um die Anzahl der Grundmoleküle in einem Makromolekül zu erfassen, verwendet man den Polymerisationsgrad. Diesen verwendet man auch, wenn das Makromolekül durch Polykondensation oder Polyaddition entstanden ist.

Ausprägungen von Polymeren
Ausprägungen von Polymeren

Möchte man Polymere nach mechanisch-thermischen Gesichtspunkten kategorisieren, unterscheidet man zwischen Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren. In die Kategorie der Polymere fallen chemische Verbindungen, die aus nachfolgenden Elementen bestehen:

  • C = Kohlenstoff
  • H = Wasserstoff
  • N = Stickstoff
  • O = Sauerstoff
  • F = Fluor
  • SI = Silicium

Polymere besitzen folgende charakteristische Eigenschaften:

  • Geringe Dichte,
  • geringe Herstellungskosten $ \rightarrow $ Beispielsweise: PET (1,35 €/kg), PC (1,20 €/kg), PP (0,5 €/kg) 
  • niedriger Schmelzpunkt,
  • können aufgrund der Festigkeit und Stabilität als Metallersatz dienen,
  • hohe Duktilität
  • teilweise recyclebar
  • gute Isolatoren

Die bekanntesten Vertreter von Polymeren sind:

  • Polyethylen PE $\rightarrow $ Eigenschaften: kostengünstig, fest, chemisch beständig $\rightarrow $ Einsatz: weiche Plastikflaschen, harte Plastikflaschen
  • Polyvinylchlorid PVC $\rightarrow $ fest, stabil, klebbar $\rightarrow $ Ummantelung für Stromleitungen, Bodenbeläge
  • Polyethylenterephthalat PET $\rightarrow chemisch unbeständig, $\rightarrow $ Plastikflaschen, Textfasern
  • Polypropylen PP $\rightarrow $ kratzfest, leichtgewichtig, chemisch beständig $\rightarrow $ Verschlusskappen von Flaschen
  • Polycarbonat PC $\rightarrow $ kugelsicher, besonders hart $\rightarrow $ Schutzschilder, Ummantelung für Stromleitungen

Schematischer Aufbau von Polyethylen

molekulärer Aufbau von Polyethylen
molekulärer Aufbau von Polyethylen

Neueste Entwicklungen gehen dahin, dass Polymere auch im Hochtemperaturbereich und im Bereich der Elektronik als Leiter eingesetzt werden können. Hauptsächlich werden Kunststoffe heute in der Verpackungs- und Gebrauchsgüterindustrie verwendet mit steigender Tendenz.