Industrielle Kunststoffprüfung (eBook)

Achim Frick, Günther Harsch, Claudia Stern (Autoren)

eBook Download: PDF

2010 | 1. Auflage
528 Seiten
Carl Hanser Fachbuchverlag
978-3-446-42575-0 (ISBN)

Infos

Die Bedeutung der Kunststoffe als Ingenieurwerkstoffe ist weiterhin wachsend. Kunststoffe besitzen vielfach ein ausgezeichnetes Preis-Leistungsverhältnis und lassen komplizierte, multifunktionale Formteile schnell mit hoher Präzision im Endbearbeitungszustand fertigen. Sie rücken damit, in Zeiten eines hohen Kosten- und Leistungsdruckes massiv ins Blickfeld des industriellen Interesses mit dem Ziel, klassische Konstruktionswerkstoffe in Anwendungen zu substituieren bzw. neuartige Entwicklungen erst zu ermöglichen.
Erfolgreiche Produkte bedürfen qualifizierter Werkstoffe für ihre Herstellung und eine leistungsfähige Qualitätssicherung während ihrer Fertigung. Auftretende Qualitätsmängel und Fehler müssen mittels Schadensanalytik systematisch erkannt und behoben werden. Dies ist das erste Buch, das sich praxisorientiert moderner Prüftechniken und -strategien annimmt.

Inhalt

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

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 1.1.2010
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Chemie
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Kunststoffe • Reiftechnik • Werkstoffprüfung
• ISBN-10: 3-446-42575-6 / 3446425756
• ISBN-13: 978-3-446-42575-0 / 9783446425750