Kunststoffe

Organisch-chemische Werkstoffe, die durch chemische Veränderung von Naturstoffen oder aus anorganischen und organischen Rohstoffen künstlich hergestellt werden. Es handelt sich um synthetische Polymere, die aus einfachen Molekülen (Monomeren) durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition aufgebaut werden. Kunststoffe können in verschiedener Gestalt auftreten: als Flüssigkeiten, feste Formteile, klebrige Massen, Folien, Fasern u. a. Die Kunstfasern gehören chemisch auch zu den Kunststoffen, werden aber wegen ihrer besonderen Eigenheiten unter der Sammelbezeichnung Chemiefasern betrachtet.

Eigenschaften

Fast alle Kunststoffe lassen sich, im Vergleich zu den natürlichen Werkstoffen, sehr leicht formen, da sie bei der Herstellung oder Verarbeitung den plastischen Zustand durchlaufen. Thermoplastische Kunststoffe (Thermoplaste) können beliebig oft durch Temperaturerhöhung erweicht und nach dem Abkühlen wieder verfestigt werden. Sie bestehen aus linearen oder verzweigten Kettenmolekülen, die nicht vernetzt sind.

Hierzu gehören z. B. Polyamide, Polyester, Polyethylen. Elastomere sind gummielastische Kunststoffe. Ihre Moleküle sind weitmaschig vernetzt, was eine elastische Formänderung möglich macht, aber keine plastische Verformung. Hierzu gehören die synthetischen Kautschuke. Duroplastische Kunststoffe (Duroplaste) sind nur anfangs bei höherer Temperatur plastisch, härten dann aus und behalten ihre Härte und Starrheit danach auch in der Wärme. Sie bestehen aus engmaschig vernetzten Molekülen. Hierzu zählen u. a. die Epoxidharze sowie die Polyurethane.

Die meisten Kunststoffe sind beständig gegen Oxidation, Fäulnis, Witterungseinflüsse und viele Chemikalien; die chemische Unangreifbarkeit mancher Sorten (Teflon®) wird nur von Edelmetallen übertroffen. Die Dichte aller Kunststoffe ist gering, etwa zwischen 0,9 und 2. Sehr groß ist häufig die Ausdehnung in der Wärme, die die der Metalle noch weit übertrifft. Fast alle Kunststoffe sind gute elektrische Isolatoren. Ein Nachteil der Kunststoffe ist die gegenüber den anorganischen Werkstoffen geringe Wärmebeständigkeit, die häufig kaum bis 100 °C geht, selten bis 150 °C und darüber. Oberhalb dieser Temperaturen verlieren die Kunststoffe ihre Festigkeit und z. T. ihre Form; bei noch höheren Temperaturen tritt Zersetzung ein. Einige Kunststoffe sind brennbar. Die mechanische Festigkeit der Kunststoffe ist gegenüber der von Metallen im Allgemeinen gering, kann jedoch bei einzelnen Arten auch sehr hohe Werte annehmen.

Verarbeitung

Die bei der Herstellung der Kunststoffe anfallenden Pulver, Granulate, Blockmaterialien oder Flüssigkeiten können in verschiedener Weise weiterverarbeitet werden.

Zu den typischen Verarbeitungsmethoden gehören der Spritzguss, das Pressen in Formen und das Strangpressen auf dem Extruder zur Herstellung von Profilbändern. Folien werden durch Auspressen der Lösung aus einer schlitzförmigen Düse in ein Fällbad (Cellophan) oder auf ein breites umlaufendes, poliertes Metallband und durch Auswalzen auf dem Kalander hergestellt.

Andere Methoden zur Formgebung sind das Gießen und die Formung von Hohlkörpern aus Folien, die, meist unter Anwendung von Druckluft oder Vakuum, an eine Form gepresst werden.

Viele Kunststoffe lassen sich auch gut spanabhebend bearbeiten (sägen, bohren, hobeln, fräsen), schweißen (Verpackungsfolien) und kleben. Zusätze wie Füllstoffe, Antioxidanzien, Farbstoffe u. a. werden meist unmittelbar vor der Verarbeitung zugesetzt.

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