Was Sie schon immer über Kunststoff wissen wollten

Wir erklären Ihnen was Kunststoff ist und alles was Sie zu Kunststoff und seiner Verarbeitung wissen müssen.

Was ist eigentlich Kunststoff?

Kunststoffe sind Stoffe die synthetisch aus den Einzelbausteinen, den Monomeren aufgebaut sind und weitere Additive enthalten. In einer Kettenreaktion die Polymerisation heißt werden die Monomere an einander geknüpft und bilden auf diese Weise eine Kette, das Makromolekül. Wobei die Monomere an sich meistens flüssig oder gasförmig vorliegen. Durch die Verkettung gewinnen die Moleküle an Masse und nehmen feste Form an. Je nach dem, ob die Monomere sich einfach an einander reihen oder sich ein Monomer mit mehreren Molekülen verbindet, entsteht entweder eine Kette oder ein Netzwerk. Bei Entstehung einer Kette spricht man von einem Thermoplast, bei Entstehung eines Netzwerks über ein Duromer oder Elastomer. Engmaschiges Netzwerk ergibt die Duromere (veraltet Duroplaste), Kunststoffe die sich durch Wiedererwärmung nicht mehr verformen lassen. Ein weitmaschiges Netzwerk ergibt die Elastomere oder auch Gummi genannt. Die eingesetzten Monomere bestimmen den Polymernamen, ja nach dem welche Monomere zu einem Polymer polymerisiert werden, z.B. das Polymerisieren von Styrol ergibt Polystyrol, das Polymerisieren von Methylacrylat ergibt Polymethylacrylat. Auf diese Weise erzeugt man erst die Polymere. Durch hinzufügen von Additiven wie Farbpigmente, Antistatika, Fließmittel oder Füllstoffe entsteht dann der fertige Kunststoff. Die meisten Kunststoffe werden in Granulatform gehandelt und können dadurch einfach durch Kunststoffverarbeitungsmaschinen wie Extrusionsanlagen oder Spritzgießmaschinen durch thermische Einwirkung zu fertigen Teilen oder Halbzeugen verarbeitet werden.

Kunststoffe

Je nach eingesetzten Monomer gibt es eine Vielzahl an verschiedenen Kunststoffen wie ABS, Polytsyrol, PVC, PE, PP, PEEK, PMMA, PC, PVDF, PTFE, PA und viele weitere. All diese Kunststoffe haben verschiedene Eigenschaften und jeder hat seine Vor- und Nachteile. Nachfolgend werden die wichtigsten und die gängigsten Kunststoffe erläutert und die Haupteigenschaften beschrieben.

Die Styrolfamilie

Als erster Kunststoff wurde in der Styrolfamilie Polystyrol entwickelt. Styrol lässt sich sehr einfach zu Polystyrol radikalisch polymerisieren. Der entstehende Kunststoff ist amorph, ( transparent ) hat sehr hohe Transparenz und ist sehr spröde. Auf Grund der hohen Sprödigkeit kann dieser Kunststoff in vielen der Anwendungen nicht eingesetzt werden. Man hat versucht PS schlagzäher zu gestallten um hier das Einsatzspektrum zu vergrößern. Durch den Einbau von kleinen Gummikügelchen in die Matrix wurde SB ( Styrolbutadien ) geboren.

Da Polystyrol auf Grund des Moleküls sehr unpolar ist und dadurch sich durch unpolare Lösemittel sehr schnell anlösen lässt, musste dieser chemisch gegen unpolare Lösemittel wie Benzin, Diesel oder Öl stabilisiert werden. Dieses wurde durch Zugabe von Acrylnitril erreicht. Die schlagzähmachende Komponente wurde ebenfalls im Material behalten, damit ist ABS ( Acrylnitril-Butadien-Styrol ) entstanden.

Kunststoffhalbzeuge

Kunststoffhalbzeuge sind Erzeugnisse aus Kunststoff die noch weiter verarbeitet werden wie z. B. Kunststoffplatten, Rohre oder Profile. Die Weiterverarbeitung von Kunststoffhalbzeugen erfordert das Kunststofffachwissen. Die Verarbeitungsparameter bei den einzelnen Kunststoffen unterscheiden sich zum Teil sehr deutlich.

Kunststoff kleben

Des Kleben der Kunststoffe ist ein Fachgebiet für sich. Generell kann man sagen, dass Kunststoffe die amorph sind sich gut verkleben lassen und teilkristalline Kunststoffe deutlich schwerer zu verkleben sind. Um gute Verklebbarkeit zu erreichen sollten die Kunststoffe in der Molekülkette weitre Atome als Kohlenstoff oder Wasserstoff enthalten. Diese erzeugen im Molekül Polarität und lassen sich so chemisch angreifen.

Die beliebteste Methode Kunststoffe zu verkleben ist das sogenannte kaltschweißen. Hierbei wird ein Lösemittel benutzt, der in das Material eindringt und dieses löst. Verbindet man zwei solcher gelösten Oberflächen verknäulen sich die Moleküle in einander. Nach der Ausdiffusion des Lösemittels bleiben die Moleküle in einander verknäult und bilden damit eine sehr feste Verbindung.

Bei dieser Verklebungsmethode sollte immer auf Spannungshaushalt der Kunststoffteile geachtet werden. Enthalten die Teile sehr hohe verarbeitungsbedingte Spannungen im Inneren, können diese durch Einwirkung von Lösemitteln punktuelle gestört werden, sodass ein zum teile starker Verzug der Teile nach der Austrocknung eintreten kann.

Wenn man verschiedene Kunststoffe oder Kunststoffe mit anderen Materialien verkleben möchte, kommt man nicht herum diese chemisch zu binden. Hierbei gibt es zwei große Unterschiede 1K oder 2K Klebstoffe.

1K Klebstoffe sind meistens keine aggressiven Reaktionssysteme und härten meist durch Zufuhr von Luftfeuchtigkeit oder Sauerstoff aus. Verklebung großer Flächen ist mit diesen Klebstoffen nicht ratsam, da die benötigte Aushärtungskomponente nicht bis zum Klebstoff gelingt.

Deutlich reaktiver geht es bei den 2-K Systemen wie Methylmethacrylat, Epoxide oder Polyurethane zu. Gerade die MMAs sind für Kunststoff- oder Kunststoff-Metall-Verklebungen sehr zu empfehlen. Ein Beispielprodukt (Plexus MA300) finden Sie hier. Hierbei werden die Moleküle chemisch angegriffen und gebunden. Die entstehende Verbindung hat eine enorme Festigkeit und kann Kräfte sehr gut übertragen.