Technisches Training Teil III Kunststoffdetails

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Technisches Training
Teil III
Kunststoffdetails
Goran Brkljac
Kunststoff-Training
Teil III - Kunststoffdetails
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Technisches Training
Amorphe Kunststoffe
Teilkristalline Kunststoffe
Thermoplastische Elastomere
Hochtemperaturbeständige Kunststoffe
Datenbanken Thermoplaste
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Amorphe Thermoplaste
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Amorphe Polymere
PS GP
PS HI
SAN
ABS
PC
PC/ABS
PMMA
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Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
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Seite: 5
Acrylnitril
A
ABS
Chemikalienresistenz
Schlagzähigkeit
Glanz
Fließfähigkeit
Steifigkeit
S
Styrol
B
Butadien
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ABS Herstellungsprozeß
Massepolymerisation
Emulsionspolymerisation
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Emulsionspolymerisation-Prozeß
Kautschuk
Butadien
Wasser
Katalysator
Seife
GRC
Styrol
Acrylnitril
Katalysator
Seife
Salz
SAN
Ausflockung
Zentrifuge
Compounding
Endprodukt
Wasser
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Massepolymerisation-Prozeß
Monomer
gelöster Kautschuk
Granulierung
mit Styrol
und Acrylonitril-Gemisch
Entgasung
Produktion ohne 2. Phase
Kontinuierlicher Prozeß
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Vergleich zwischen...
Emulsion 3000er TEREZ-Reihe
Hochglanz, Gelbstich
Galvanotypen
Selbsteinfärbung eher schwierig
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Masse 5000er TEREZ-Reihe
Matte Oberfläche
Keine Galvanotypen
Für Selbsteinfärbung geeignet
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Vergleich zwischen...
Emulsion (3000 TEREZ-Reihe) Masse (5000 TEREZ-Reihe)
kleine Butadien Partikel
große Butadien Partikel
SAN
GRC
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Generelles Eigenschaftsprofil ABS
Hochglanzoberflächen
Matte Oberflächen
Zähigkeit bei Minustemperaturen
Gute Verarbeitbarkeit
Gute Chemikalienresistenz
Geringer Schrumpf
Gute Bedruckbarkeit und Verklebbarkeit
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ABS erhältlich mit
Flammschutz
Hochtemperaturbeständigkeit
Hohe Steifigkeit (Glasfaser verstärkt)
UV-Resistenz
BgVV
KTW
Antistatische Zusätze
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Charakterisierung von ABS
MFI Fließfähigkeit
Charpy / Izod Schlagzähigkeit
Vicat / HDT Wärmeformbeständigkeit
Glanz
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Charakterisierung von ABS
MFI (220°C / 10 kg)
3 - 50 g /10 Min.
Charpy KSZ
8 - 50 kJ/m2
Vicat
88 - 115°C
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ABS Anwendungen
Fahrzeug-Innenraum
Seitenverkleidung
Armaturenteile
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ABS Anwendungen
Fahrzeug-Außenteile
Galvanotypen für Frontgrill
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ABS Anwendungen
Spielzeug
Armaturen
Heizventile
Telekommunikation
Rotation
Computergehäuse
Schreibgeräte
Haushaltswaren
Smart Cards
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Styrol-Acryl-Nitril (SAN)
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SAN Schlüsseleigenschaften
Transparent
Steifigkeit
Mittlere Hitzebeständigkeit
Gute Chemikalienresistenz
Gute Abriebfestigkeit
Gute Verarbeitbarkeit
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SAN Anwendungen
Haushaltswarenbereich
Sanitärbereich
Verpackungssektor
Medizinischer Bereich
Optische Anwendungen
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Polystyrol (PS)
GP
HI
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Standard
Hochschlagfest
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PS Eigenschaften
PS
PSStandard
Standard
glasklar
hart, spröde
geringe Wasseraufnahme
gute Verarbeitbarkeit
beständig gegen alkalische Waschmittel
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PS Eigenschaften
PS
PSHI
HI
milchig
schlagzäh
etwas geringere Härte
beständig gegen alkalische Waschmittel
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PS Anwendungsbeispiele
Lebensmittelverpackungen
Haushaltswaren
Spielzeug
Audio- / Videokassetten
Bürozubehör
Fernsehgehäuse
Kosmetikartikel CD-Hüllen
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Polycarbonat (PC)
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PC Polymerisation
Bisphenol A + Phosgen => Polycarbonat + Säure
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PC Schlüsseleigenschaften
Hochschlagfest
Glasklar
Gute Einfärbbarkeit
Hochglanz
Gute Wärmeformbeständigkeit
Gute Flammeigenschaft
Geringe Kriechneigung
BGVV konforme Typen
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PC große Farbbandbreite
• transparent
• transluzent
• gedeckt
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PC Anwendungsbeispiele
Leuchtenbereich
Küchenbedarf
Gehäuseteile - Haushaltswaren
Automobil
Elektrotechnik
Medizintechnik
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TEREZ PC/ABS Blend Eigenschaften
höhere Schlagzähigkeit bei Minustemperaturen
hohe Hitzebeständigkeit
gute Bedruckbarkeit
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Vergleich Kerbschlagzähigkeit
-40
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-20
PC/ABS
0
23
°C
-40
-20
PC
0
23
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TEREZ PC/ABS Blend Anwendungen
Automobil
Fahrgastinnenraum
Außenbereich
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Polymethylmetacrylat (PMMA)
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PMMA Polymerisationsprozeß
MMA =>
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- Emulsionpolymerisation
- Suspenionpolymerisation
= PMMA
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PMMA große Farbbandbreite
• transparent
• transluzent
• gedeckt
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PMMA Eigenschaften
höchste Lichtdurchlässigkeit
hervorragende UV-Beständigkeit
hohe Härte und Steifigkeit
glasklare Transparenz
kratzfeste Oberflächen
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PMMA Abhängigkeit vom Molekulargewicht
Molekulargewicht
Verarbeitbarkeit
Spannungsrißbeständigkeit
Wärmeformbeständigkeit
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PMMA Anwendungen
Leuchtenabdeckungen
Automobil
Haushaltswaren
Optische Anwendungen
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Materialauswahl amorphe Polymere
Transparenz
Schlagzähigkeit
Verarbeitbarkeit
Chemikalienresistenz
Hitzebeständigkeit
Kratzbeständigkeit
UV-Beständigkeit
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Transparent ABS
mittel
gut
gut
mittel
mittel
mittel
mittel
PC
gut
sehr gut
mittel
schlecht
sehr gut
mittel
gut
PMMA
sehr gut
mittel
mittel
mittel
gut
sehr gut
sehr gut
SAN
mittel
schlecht
sehr gut
sehr gut
mittel
gut
mittel
PS
mittel
schlecht
sehr gut
mittel
mittel
mittel
mittel
PVC
schlecht
mittel
gut
mittel
mittel
schlecht
gut
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Teilkristalline Thermoplaste
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• PE (VLDPE, LDPE, LLDPE, HDPE, EVA)
• PP (PPH, PPC)
• PA
PA 6
PA 6.6
PA 4.6
PA 6.6 teilaromatisch
• POM
• PET
• PBT
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Polyethylen (PE)
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Polyethylen
PE VLD
PE sehr niedrige Dichte
PE LD
PE niedrige Dichte
PE HD
PE hohe Dichte
PE LLD
PE linear verzweigt, niedrige Dichte
EVA
Ethylenvinylacetat-Copolymer
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Seite: 44
Eigenschaftsprofil Polyethylen
• niedrige Dichte
• hohe Zähigkeit, Reißdehnung
• sehr geringe Wasseraufnahme
• geringe Wasserdampfdurchlässigkeit
• hohe Beständigkeit gegen Spannungsrißbildung
• gute Ver- und Bearbeitbarkeit
• schlechte Verklebbarkeit
• niedrige Wärmeformbeständigkeit
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Seite: 45
Polyethylen in Abhängigkeit der Dichte
0,88
0,89
0,9
0,91
0,92
0,93
0,94
0,95
0,96
0,965
LDPE
HDPE
VLDPE
LLDPE
LD/EVA
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Polyethylen
HochdruckHochdruckverfahren
verfahren
PE Typ
NiederdruckNiederdruckverfahren
verfahren
PE-LD
PE-HD
Druck bei Herstellung
bar
1.000 - 2.000
1 - 50
Temperatur bei Herstellung
°C
80 - 300
20 - 150
Dichte
g/cm3
0,91 - 0,935
0,94 - 0,97
Schmelztemperatur
°C
110
130
Dauergebrauch ohne
Belastung
°C
60
80
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Verarbeitbarkeit PE in Abhängigeit des MFI
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Anwendungen PE HD
Trink-Abwasserleitungen
Fittinge
Heizöltanks
Eimer
Transportbehälter
Flaschenkästen
Mülltonnen
Haushaltsgegenstände
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Anwendungen PE LD
Kabelummantelungen
Transportbehälter
Verpackungsfolien
Verbundfolien
Flaschen
Tuben
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Polypropylen (PP)
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Seite: 51
Eigenschaftsprofil PP
niedrige Dichte (0,91 g/mm2)
höherer Schmelzbereich
Schmelzpunkt ca. 160°C
Dauerwärmeformbeständigkeit ca. 110°C (ohne äußere Belastung)
PPH in der Kälte spröde
PPC auch in der Kälte schlagzäh
geringe Spannungsrißneigung
Filmscharnierfähigkeit
schlechte Verklebbarkeit
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PP-Aufbau
Homopolymere
Homopolymere
P - P - P - P .... P - P - P - P
Polymerkette besteht nur aus Propyleneinheiten
Randomcopolymerisate
Randomcopolymerisate
P - P - P - P -C - P - P - C - P ....
P-P-C-P-P -P
Propylen und Comonomereinheiten in statistischer Verteilung
Block
BlockCopolymerisate
Copolymerisate
P - P - P - P -.... - P
P - E - P.... - P
Mehrphasige Copolymere
PPH und EPR Kautschuk
Kunststoff-Training
E - E - E - E.... - E
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Vergleich PPC / PPH
Finapro PP
H 5060
C 5660
Zug-E-Modul
MPa
1.300
1.100
KSZ-Charpy
kJ/m2
5,5 (RT)
13 (RT)
100°C
92°C
HDT (0,45 Mpa) °C
Kunststoff-Training
6 (-20°C)
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Seite: 54
Vergleich PP - HDPE
• geringere Dichte
• Filmscharniereigenschaften
• höhere Wärmeformbeständigkeit
Kunststoff-Training
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Seite: 55
Anwendungsbeispiele PP
Transportbehälter
Werkzeugbehälter
Kofferschalen
Rohrsysteme
Fasern
Medizinische Geräte
Spielzeug
Drahtumantelungen
Batteriegehäuse
Ablaufarmaturen
Kunststoff-Training
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Seite: 56
Polyoxymethylen (POM)
Kunststoff-Training
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Seite: 57
Polymerisation von POM
H
n •
H
C =O
- C - O -
H
Formaldehyd
Kunststoff-Training
M
Polyacetal
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Seite: 58
POM Homo + Copo Vergleich
POM - Homopolymerisat POM - Copolymerisat
- höhere Steifigkeit
Ringether
- bessere Chemikalienbeständigkeit
- bessere Verarbeitbarkeit
- höhere Zähigkeit
Kunststoff-Training
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Seite: 59
POM Eigenschaften
hohe Abriebfestigkeit
gute Rückstellfähigkeit „Federwerkstoff“
hohe Ermüdungsfestigkeit
geringere Wasseraufnahme
niedriger Reibungskoeffizient
gute elektrische Eigenschaften
gute Fließfähigkeit
Verarbeitungstemperaturen höher 240°C - Abspaltung Formaldehyd
Kunststoff-Training
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Seite: 60
POM Zusätze/ Verstärkungsstoffe
Molybdändisulfid
verbesserte Gleiteigenschaften
Silikon
PTFE
10 - 30 %
Glasfasern
Glaskugeln
Zug-E-Modul (MPa)
Kerbschlagzähigkeit /
Charpy kJ/m
Kunststoff-Training
2
Erhöhung der Steifigkeit
POM ohne Verstärkung
POM 20 % GF
3.000
10.000
7
5
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Seite: 61
POM Anwendungen
Maschinenbau
Schrauben
Zahnräder
Lager
Federelemente
Elektrotechnik
Steckverbindungen
Isolatoren
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Möbel
Gleitschienen
Schlösser
Rollen
Verpackungen
Feuerzeugtanks
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Seite: 62
Polyamid (PA)
Kunststoff-Training
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Seite: 63
Polyamid-Arten
Kunststoff-Training
6.6
6
610
12
255
220
215
172
Teilaromatisch
6.6 / 6I
6.6 + 6I / 6T
245
260
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Seite: 64
Polymerisation PA 6
(CH2) 5
C-N
O H
unter
Druck
bei 260 °C
Caprolactam
Monomer
Kunststoff-Training
(CH2) 5
N-C
H O
n
Polycaprolactam
Polyamid 6
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Seite: 65
Polymerisation PA 6.6
NH (CH2) 6 NH
CO (CH2) 4 CO
n
Hexamethylendiamin + Adipinsäure
Kunststoff-Training
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Seite: 66
PA Eigenschaften
hohe Festigkeit
hohe Formbeständigkeit in der Wärme
hohes Dämpfungsvermögen
Wasseraufnahme
Kunststoff-Training
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Seite: 67
PA Molekularer Aufbau
Kunststoff-Training
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Seite: 68
PA Verstärkungsstoffe / Modifizierungen
Trockenschlagzähmodifizierung
Elastomermodifizierung
Gleitmodifizierung (PTFE, MOS2, Silikon)
Kristallisationsbeschleunigung
Flammschutz
Verstärkung mit:
Glasfasern
Glaskugeln
Mineral
Kunststoff-Training
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Seite: 69
Anwendungsbeispiele PA
Maschinen, Gerätebau
Laufrollen
Kupplungsteile
Dübel
Verstellmotorgehäuse
Elektrotechnik
Gehäuse für Elektrogeräte
Handbohrmaschinengehäuse
Kunststoff-Training
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Seite: 70
Anwendungsbeispiele PA
Fahrzeugbau
Gehäuseteile Klimaschalter
Lüfterräder
Möbelbau
Türbeschläge, Möbelscharniere
Verpackung
Wurst- und Käseverpackung
Kunststoff-Training
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Seite: 71
Polybutylenterephtalat (PBT)
Polyethylenterephtalat (PET)
Kunststoff-Training
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Seite: 72
Herstellung PET/PBT
Polykondensation
Terephtalsäure + Ethylenglykol => PET
Terephtalsäure + Butandiol => PBT
Kunststoff-Training
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Seite: 73
PBT Eigenschaften
hohe Festigkeit
hohe Zähigkeit
hohe Wärmeformbeständigkeit
Naturton opak - hellelfenbeinfarbig
Kunststoff-Training
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Seite: 74
PET Eigenschaften
Härte
Festigkeit
Hohe Zähigkeit
gute Witterungsbeständigkeit
gute Spannungsrißbeständigkeit
Kunststoff-Training
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Seite: 75
PET optische Eigenschaften
PET -> kaltes Werkzeug -> amorphes Produkt -> glasklare Formteile
PET -> beheiztes Werkzeug -> teilkristallines Produkt -> milchige Formteile
PET GF - optimale Kristallisation bei Werkzeugtemperatur von ca. 130°C
Kunststoff-Training
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Seite: 76
Wasseraufnahme Vergleich PBT / PET
10
9
8
7
6
PA 6
%
5
PA 6.6
PBT
4
3
2
1
0
0h
Kunststoff-Training
100 h
1000 h
2000 h
3000 h
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Seite: 77
Vergleich PET / PBT Zug-E-Modul
14000
13000
12000
10000
10000
8000
6000
4000
2500
2700
2000
0
PET
Kunststoff-Training
PBT
PET GF 30
PBT GF 30
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Seite: 78
Vergleich PET / PBT Wärmeformbeständigkeit
240
235
230
HDT 1,8 MPa
220
210
205
200
190
PET GF 30
Kunststoff-Training
PBT GF 30
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Seite: 79
Anwendungen PET / PBT
Automobil
Türgriffe
Spiegelgehäuse
Dachrehling
Medizintechnik
Blutröhrchen
Elektronik
Elektromotorgehäuse
Sicherungsgehäuse
Steckverbinder
Widerstandsgehäuse
Verpackungen
Flaschen
Kunststoff-Training
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Seite: 80
Kunststoff-Training
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Seite: 81
Elastomere
Kunststoff-Training
Thermoplastische
Elastomere
Thermoplastische
Kunststoffe
Goran Brkljac
Seite: 82
- Blockcopolymere
- Elastomerlegierungen
H-H-H-W-W-W-H-H-H
Elastomeranteil als feine
Phase in Thermoplast oder
umgekehrt vor
Kunststoff-Training
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Seite: 83
- Blockcopolymere
- Elastomerlegierungen
TPE-S
TPE-A
TPE-E
TPE-U
PP/EPDM
Shore 30A - 85A
Shore 60A - 70D
Shore 60A - 74D
Shore 70A - 75D
Shore A40 - 50D
TPE-V
Weichphase teilvulkanisiert
Kunststoff-Training
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Seite: 84
Gegenüberstellung TPE - Gummi
Gummi
TPE
+ hohe Temperaturbeständigkeit
+ hohes Rückstellverhalten
+ hohe Verschleißfestigkeit
+ Verarbeitbarkeit
+ Produktivität (2K-Teile)
+ Recycling
- hoher Verarbeitungsaufwand
- nicht wieder Aufschmelzbar
- geringe Temperaturbeständigkeit
- geringeres Rückstellverhalten
Kunststoff-Training
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Seite: 85
Vergleich TPE
Dichte
Rückstellfähigkeit
Einsatztemperatur °C
Verarbeitbarkeit
Kunststoff-Training
TPE-V
0,97
gut
135- (-60)
sehr gut
TPE-S
1,2 - 1,3
schlecht
100 - (-30)
sehr gut
TPE-E
1,2
gut
150 - (-70)
gut
TPU
1,1
gut
120 - (-40)
mittel
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Seite: 86
Anwendungen TPE
Sport
Automobil
Haushaltsanwendungen
Baubereich
Dichtungen
Kunststoff-Training
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Seite: 87
Hochtemperaturbeständige Thermoplaste /
Hochleistungspolymere
Kunststoff-Training
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Seite: 88
Warum Hochleistungskunststoffe?
Hohe Steifigkeit, Chemikalienbeständigkeit bei hohen Temperaturen
Substitution von Metallen, Duroplasten => Gewichtsersparnis, Funktionalität
Neue Anwendungen mit hohen Anforderungsprofilen => neue
Konstruktionmöglichkeiten
(z. B. im Motorraum)
Höhere Sicherheitsanforderungen
Kunststoff-Training
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Seite: 89
Übersicht HT-Thermoplaste
PPS
- Polyphenylensulfid
- teilkristallin, Tm 285°C
LCP
- Liquid Crystal Polymer
- flüssigkristallin, Tm bis350°C
PEEK - Polyetheretherketon
- teilkristallin, Tm 334°C
PEI
- amorph, Tg 225°C
- Polyetherimid
PA 4.6- Stanyl
Kunststoff-Training
- teilkristallin,Tm 295°C
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Seite: 90
Anwendungen Stanyl
Automobil
Elektrotechnik
Haushaltsbereich
Kunststoff-Training
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Seite: 91
Datenbanken für Thermoplaste
Campus
Polymat
Kunststoff-Training
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Seite: 92
Kunststoff-Training
Goran Brkljac
Seite: 93
Kunststoff-Training
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Seite: 94
Kunststoff-Training
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Seite: 95
Kunststoff-Training
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Seite: 96
Kunststoff-Training
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Seite: 97
Kunststoff-Training
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Seite: 98

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