Frick / Stern / Harsch Praktische Kunststoffprüfung

1. Auflage 2010
ISBN: 978-3-446-42575-0
Verlag: Hanser, Carl
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 528 Seiten

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.

Autoren/Hrsg.

Frick, Achim

Stern, Claudia

Harsch, Günther

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;6
2;Inhaltsverzeichnis;8
3;1Einführung in die Kunststofftechnik;12
3.1;1.1Kunststoffe;12
3.1.1;1.1.1Arten von Kunststoffen;12
3.2;1.2Aufbau, Struktur und Verhalten von Kunststoffen;16
3.2.1;1.2.1Einfluss der Molmasse auf die Gebrauchseigenschaften;19
3.2.1.1;1.2.1.1Homo- und Copolymere;22
3.2.1.2;1.2.1.2Polymerblends;23
3.3;1.3Schmelzen von Kunststoffen;25
3.3.1;1.3.1Fließeigenschaften von Kunststoffschmelzen;26
3.4;1.4Mechanisches Verhalten der Polymere;28
3.4.1;1.4.1Relaxationsprozesse;29
3.4.2;1.4.2Glasübergang;31
3.4.3;1.4.3Schmelzen;32
3.4.4;1.4.4Erstarren;33
3.4.5;1.4.5Zeitabhängiges Verformungsverhalten;37
3.4.6;1.4.6Zeitabhängigkeit und thermische Aktivierung;42
3.5;1.5Verhalten unter mechanischer Zugbeanspruchung;45
3.6;1.6Formmassen;55
3.7;1.7Werkstoffauswahl;57
3.7.1;1.7.1Qualitätskriterien;58
3.8;1.8Verarbeiten von Kunststoffen;59
3.8.1;1.8.1Vorbehandlung;60
3.8.2;1.8.2Fertigungsprozesse;61
3.8.3;1.8.3Auswirkungen auf die Qualität;62
3.9;Literatur zu Kapitel 1;64
4;2Prüfaufgaben und Qualitätsfragen bei Kunststoffen und Formteilen mit Lösungsansätzen;66
4.1;2.1Einführung;66
4.2;2.2Prüfaufgaben;67
4.3;2.3Auftretende Fehler;70
4.3.1;2.3.1Fadenbildung;71
4.3.2;2.3.2Kalter Pfropfen;72
4.3.3;2.3.3Freistrahlbildung;73
4.3.4;2.3.4Lufteinschlüsse;75
4.3.5;2.3.5Dieseleffekt;75
4.3.6;2.3.6Unvollständige Füllung;76
4.3.7;2.3.7Einfallstellen;77
4.3.8;2.3.8Überspritzungen;78
4.3.9;2.3.9Lunker;79
4.3.10;2.3.10Blasenbildung;80
4.3.11;2.3.11Bindenaht;81
4.3.12;2.3.12Schlierenbildung;82
4.3.12.1;2.3.12.1Farbschlieren;83
4.3.12.2;2.3.12.2Verbrennungsschlieren;84
4.3.12.3;2.3.12.3Glasfaserschlieren;85
4.3.12.4;2.3.12.4Feuchtigkeitsschlieren;85
4.3.12.5;2.3.12.5Luftschlieren;85
4.3.13;2.3.13Glanzunterschiede und matte Stellen;86
4.3.14;2.3.14Dunkle Punkte;87
4.3.15;2.3.15Schallplatteneffekt;87
4.3.16;2.3.16Abblätterung;88
4.3.17;2.3.17Belagbildung;89
4.3.18;2.3.18Entformungsfehler;89
4.3.18.1;2.3.18.1Auswerferabdrücke;89
4.3.18.2;2.3.18.2Deformation beim Entformen;90
4.3.18.3;2.3.18.3Auszugsmarkierungen;90
4.3.19;2.3.19Verzug;91
4.3.20;2.3.20Schrumpfung;92
4.3.21;2.3.21Weißbruch;92
4.3.22;2.3.22Spannungsrisse;93
4.4;2.4Problemstellungen und Lösungsmöglichkeiten;94
4.4.1;2.4.1Werkstoffqualifizierung;94
4.4.2;2.4.2Bauteilqualifizierung;97
4.4.3;2.4.3Werkstoffidentifikation;106
4.4.4;2.4.4Füllstoffbeschreibung;113
4.4.5;2.4.5Rezyklatverarbeitung;116
4.4.6;2.4.6Werkstoffabbau – Degradation;119
4.4.7;2.4.7Medienverträglichkeit;123
4.4.8;2.4.8Quellung;126
4.4.9;2.4.9Schwankende Verarbeitbarkeit;129
4.4.10;2.4.10Vortrocknung;132
4.4.11;2.4.11Thermische Vorgeschichte;134
4.4.12;2.4.12Auswirkungen von Farbe und Farbänderungen;137
4.4.13;2.4.13Auswirkungen von Schlagzähmodifikatoren;141
4.4.14;2.4.14Orientierungen und Eigenspannungen, Verzug;142
4.4.15;2.4.15Gütebeurteilung;145
4.4.16;2.4.16Schadensbeurteilung;149
4.4.17;2.4.17Innere Fehler;154
4.4.18;2.4.18Tribologische Güteeigenschaften;156
4.4.19;2.4.19Werkzeugkonstruktion und -auslegung;158
4.4.20;2.4.20Verarbeitungsprozesskontrolle;170
4.4.20.1;2.4.20.1Prozessablauf beim Spritzgießen von Thermoplasten;170
4.4.20.2;2.4.20.2Werkzeugfüllung beim Spritzgießen;178
4.5;Literatur zu Kapitel 2;184
5;3Kunststoffprüfung;188
5.1;3.1Zweck der Kunststoffprüfung;189
5.2;3.2Systematik prüftechnischer Untersuchungen;192
5.3;3.3Probenherstellung und Durchführung von Prüfungen;196
5.3.1;3.3.1Probenentnahme;196
5.3.2;3.3.2Arten von Proben;197
5.3.3;3.3.3Durchführung von Prüfungen;198
5.4;3.4Ergebnisdarstellung/Prüfbericht;199
5.5;3.5Prüfung makromolekularer Eigenschaften;199
5.5.1;3.5.1Infrarot-Spektroskopie;201
5.5.2;3.5.2Gel-Permeationschromatografie;211
5.5.3;3.5.3Lösungsviskosimetrie;214
5.6;3.6Prüfung der Eigenschaften der Schmelze;222
5.6.1;3.6.1Rheometrie;230
5.6.1.1;3.6.1.1Rotationsverfahren;232
5.6.1.2;3.6.1.2Oszillationsverfahren;239
5.6.2;3.6.2Viskosimetrie;246
5.6.2.1;3.6.2.1Schmelze-Massefließrate und Schmelze-Volumenfließrate;247
5.6.2.2;3.6.2.2Hochdruckkapillarviskosimetrie (HKV);253
5.7;3.7Prüfung der geometrischen Eigenschaften von Formteilen;263
5.7.1;3.7.1Maße;263
5.7.2;3.7.2Verarbeitungsschwindung, Nachschwindung;263
5.7.3;3.7.3Verzug;266
5.7.4;3.7.4Schrumpfung;267
5.8;3.8Prüfung der Struktureigenschaften von Formteilen;268
5.8.1;3.8.1Orientierungen;269
5.8.2;3.8.2Morphologie;275
5.8.2.1;3.8.2.1Mikroskopische Strukturanalyse;277
5.8.2.2;3.8.2.2Beugungsverfahren;286
5.8.3;3.8.3Rasterkraftmikroskopie;295
5.8.4;3.8.4Ultraschallprüfung;299
5.8.5;3.8.5Röntgenprüfung;302
5.8.5.1;3.8.5.1Durchstrahlungsprüfung;302
5.8.5.2;3.8.5.2Röntgentomografie;307
5.8.5.3;3.8.5.3Mikroradiografie;310
5.9;3.9Mechanische Prüfungen;311
5.9.1;3.9.1Quasistatische Beanspruchung;314
5.9.1.1;3.9.1.1Zugprüfung;315
5.9.1.2;3.9.1.2Druckprüfung;324
5.9.1.3;3.9.1.3Biegeprüfung;327
5.9.1.4;3.9.1.4Härteprüfung;331
5.9.2;3.9.2Schlagartige Beanspruchung;339
5.9.2.1;3.9.2.1Schlagzugprüfung;340
5.9.2.2;3.9.2.2Schlagbiegeprüfung;341
5.9.2.3;3.9.2.3Durchstoßprüfung;344
5.9.2.4;3.9.2.4Bruchmechanik;346
5.9.3;3.9.3Statische Langzeitbeanspruchung;357
5.9.4;3.9.4Dynamische Langzeitbeanspruchung;365
5.9.5;3.9.5Prüfungen unter Temperaturbeanspruchung;373
5.10;3.10Optische Prüfungen;376
5.10.1;3.10.1Sichtprüfung;379
5.10.2;3.10.2Mikroskopische Prüfung;379
5.10.2.1;3.10.2.1Lichtmikroskopie;381
5.10.2.2;3.10.2.2Elektronenmikroskopie;384
5.10.3;3.10.3Farbprüfung;395
5.11;3.11Thermische Prüfungen;397
5.11.1;3.11.1Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC);400
5.11.2;3.11.2Dynamisch-mechanische Analyse (DMA);409
5.11.3;3.11.3Thermogravimetrie (TGA);418
5.11.4;3.11.4Thermomechanische Analyse (TMA) – Dilatometrie;423
5.11.5;3.11.5Heiztischmikroskopie;428
5.11.6;3.11.6Bestimmung von Einsatztemperaturgrenzen;431
5.11.6.1;3.11.6.1Formbeständigkeit in der Wärme;433
5.11.6.2;3.11.6.2Vicat-Erweichungstemperatur;434
5.11.6.3;3.11.6.3Verhalten von Kunststoffen bei Temperatureinwirkung;436
5.12;3.12Chemische Prüfungen;438
5.12.1;3.12.1Medienbeständigkeit;438
5.12.2;3.12.2Spannungsrissempfindlichkeit;439
5.13;3.13Physikalische Prüfungen;447
5.13.1;3.13.1Dichte;447
5.13.2;3.13.2Masse;450
5.13.3;3.13.3Feuchte- und Wasseraufnahme;451
5.13.3.1;3.13.3.1Feuchtebestimmung durch Titration nach Karl Fischer;453
5.13.3.2;3.13.3.2Manometrische Feuchtebestimmung;453
5.13.4;3.13.4Bestimmung des Glührückstandes;455
5.13.5;3.13.5Bewitterungsversuche;457
5.14;3.14Tribologische Prüfungen;459
5.15;3.15Brandprüfungen;462
5.15.1;3.15.1Prüfung zur Ermittlung der Brandgefahr;464
5.15.2;3.15.2Brennbarkeitsprüfungen nach UL;465
5.15.3;3.15.3Bestimmung des Brennverhaltens durch den Sauerstoffindex;466
5.16;3.16Elektrische Prüfungen;467
5.17;Literatur zu Kapitel 3;469
6;Anhang;484
6.1;3.17Thermoanalytische Stoffdaten von Polymeren;484
6.2;3.18Normen;489
6.3;Weiterführende Literatur;510
7;Sachverzeichnis;516