Polymere at Universität Bremen

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Eigenschaften von Polyethylen PE

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Verarbeitung von Polyethylen PE

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Verwendung von PE (nach Art)

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Eigenschaften von Polypropylen PP

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Verarbeitung von Polypropylen PP

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Verwendung von Polypropylen PP

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Eigenschaften von Polystyrol PS

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Anwendungen von Polystyrol PS


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Die Definition von „Werkstoffen“

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Was sind Polymerwerkstoffe?

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Verfahren zur Polymerisation


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Eigenschaften von PMMA (Plexiglas)

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Polymere

Eigenschaften von Polyethylen PE

- geringe Dichte
- geringe Steifigkeit und Festigkeit; hohe Zähigkeit (= Brucharbeit) und Bruchdehnung
- gutes Reib- und Verschleißverhalten
- Aussehen je nach Kristallitgröße milchig-transparent bis opak
- geringe Wasseraufnahme und Wasserdampfdurchlässigkeit; hohe Durchlässigkeit für Sauerstoff, Kohlendioxid, Aromastoffe etc.
- Temperaturbeständigkeit bei max. 60-95 °C (kurzzeitig 80 - 120 °C)
- hohe Beständigkeit gegen Wasser, Säuren, Laugen und fast alle Lösungsmittel; unbeständig gegen stark oxidierende Säuren und starke Oxidationsmittel
- unlöslich aber quellfähig in allen organischen Lösemitteln, vor allem bei niedrigen Dichten
- gute Schweißbarkeit mit fast allen Verfahren
- schlechte Kleb bzw. Lackierbarkeit, nur nach aktivierender Vorbehandlung
- geruchlos, kein Eigengeschmack, physiologisch indifferent
- für Lebensmittelkontakt und medizinische Zwecke geeignet

Polymere

Verarbeitung von Polyethylen PE

• Unkritische Verarbeitung durch vergleichsweise geringe Neigung zum thermischen Abbau (vgl. PA, PVC)
• Spritzgießen bei 160 - 300 °C, Blasformen bei 140 - 190 °C von höher viskos schmelzenden Sorten; Extrusion bei 140 -390 °C
• keine Belastung der Anlagen durch chemische oder abrasive Einwirkung, gute Entformbarkeit
• PE-HD UHMW ist im Spritzguss bei Drücken bis 1.100 bar und Extrudieren bei Drücken bis 3.000 bar schlecht zu verarbeiten
• Pulvertechnik (Rotationsschmelzen, Wirbelsintern), Pressen einfacher Formteile, Verstrecken zu Verstärkungsfasern, Heißdampf-Formteilsintern aus treibmittelhaltigen Granulaten

Polymere

Verwendung von PE (nach Art)

PE LD

Verpackungsfolien, Schwersackfolien, Tragetaschen, Landwirtschafts-folien, Wasserdampfsperren, Roh
Tafeln für Tiefziehverfahren, Kabelummantelungen, flexible Flaschen, Behälter und Kanister


PE LLD

Folien bis hinab zu 5 μm Dicke mit guten optischen Eigenschaften, erhöhte Kältezähigkeit, reiß- und durchstoßfest, Blasfolien und rotationsgeformte Teile in Blends mit PE-LD


PE HD

Druckrohre und Fittings für Wasserver- und -entsorgung, GF-verstärkte Platten für chemische und KFZ-Industrie (Unterbodenverkleidungen), Flaschenkästen, Benzinkanister und KFZ-Tanks, Verstärkungsfasern


PE HMW

Surfbretter (bis 5 Meter Länge), extrem dünne Verpackungsfolien (bis hinunter zu 7μm Dicke), Deponie- Dichtungsbahnen


PE UHMW

Auskleidungen für abrasiv belastete Trichter, Maschinenbauelemente (Förderschnecken, Pumpenteile, Rollen, Zahnräder etc.), chirurgische Implantate wie Gelenkpfannen, Prothesen, Ski-Gleitbeschichtungen

Polymere

Eigenschaften von Polypropylen PP

- geringe Dichte

- Steifigkeit und Festigkeit zwischen PE und PA, ABS

- Teilkristallines PP spröde bei 0°C, Tg bei 0°C

- Temperaturbeständigkeit langzeit 100°C, kurzzeitig 140°C - höher als bei PE

- chemische Beständigkeit ähnlich wie PE, aber:

-- anfälliger für oxidation

-- viel anfälliger gegenüber Licht und Wetter

- Transparente Formteile, kann von kristallinität beeinflusst werden

- (schlechte Kleb bzw. Lackierbarkeit, nur nach aktivierender Vorbehandlung)

Polymere

Verarbeitung von Polypropylen PP

• Spritzguss: Massetemperatur 250-270 °C, Werkzeugtemperatur 40-100 °C
• Extrusion: Blas- und Flachfolien, Platten, Rohren, Blasformteilen
Wichtig: Abfuhr großer Wärmemengen (wg. Kristallitbildung); transparente PP-Folien durch schockartiges Kühlen unter Kristallittemperatur
• Schäume durch Extrusion: flexibel, geschlossenporig; Dichte ca. 10 kg/m3
• Strukturschäume im Spritzguss: physikalische oder chemische Treibmittel (Dichte bis zu 700kg/m3)
• Diverse Spinnverfahren aus Lösung und Schmelze
• Tiefziehprozesse: eingeschränkt - Kautschuk-elastisches Gebiet limitiert durch Kristallitschmelztemperatur und Übergang in viskoelastische Schmelze

Polymere

Verwendung von Polypropylen PP

Amorphes, ataktisches PP
• PKW-Dämmstoffe
• Fahrbahnmarkierungsmassen
• Schmelzklebstoffe, Dichtungsmassen
• alterungsbeständige Baudichtungs- und Dachbahnen


Isotaktisches PP (iPP)
• PKW-Innenausstattungen
• Massenartikel, z.B. Becher, Koffer, Verpackungen, Kästen, Gehäuse für Haushaltsgeräte, Elektrowerkzeuge
• Blasformen zu Flaschen und Behältern
• Extrusion zu Rohren, Profilen, Folien etc.

Polymere

Eigenschaften von Polystyrol PS

• unempfindlich gegen wässrige Lösungen, Laugen, nicht oxidierende Säuren; gut löslich in Estern, Ketonen, aromatischen Kohlenwasserstoffen
• Benzin, etherische Öle und Aromaten lösen Spannungsrisse aus
• nicht UV- und witterungsbeständig
• Verwendung für kurzlebige Einwegartikel, extrusionsgeschäumte und Heißdampf-formgeschäumte Produkte (Styropor)

Polymere

Anwendungen von Polystyrol PS


• Elektrotechnik zur Isolation: Schalter, Spulenkörper, Gehäusen für Elektrogeräte
• Massenartikel (z.B. klassische CD-Verpackung, Videokassetten)
• Bauwesen als Dämmstoff
• Lebensmittelverpackungen: zugelassen für z.B. Joghurtbecher und Schaumstoffschalen
• Geschäumtes Polystyrol als schockdämpfendes Verpackungsmaterial
• Wärmedämmung für Gebäude
• Polystyrol ist einer der Grundstoffe von Napalm-B (→ Brandbomben)

Polymere

Die Definition von „Werkstoffen“

Material zur Realisierung einer technischen Idee, definiert durch seine Eigenschaften, ausgewählt innerhalb von Randbedingungen (Kennwerte, Verfügbarkeit, Kosten, …)

Polymere

Was sind Polymerwerkstoffe?

Polymerwerkstoffe sind feste Soffe, die überwiegend aus organischen Makromolekülen aufgebaut sind und zur Erzeugung von Halbzeugen oder Formteilen dienen. Sie sind linear verzweigt oder vernetzt aufgebaut und bestehen aus sich wiederholenden Monomeren.

Polymere

Verfahren zur Polymerisation


• Radikalische Polymerisation
• Ionenkettenpolymerisation
• Stereospezifische Polymerisation
• Polyaddition
• Polykondensation

Polymere

Eigenschaften von PMMA (Plexiglas)

• amorph und polar
• hart, steif, spröde, Spannungsriss-gefährdet v.a. im Kontakt mit Löse- und Reinigungs-mitteln
• Abbau innerer Spannungen durch Tempern; hohe Wärmeformbeständigkeit
• ohne Stabilisierung witterungsbeständig
• brennbar
• Verarbeitung im Spritzguss und durch Extrusion (nach Trocknung)
• kratzfest und polierfähig
• sehr gut einfärbbar, wasserklar und hoch-transparent

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