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Beständigkeit von Kunststoffen (Zweibändige Ausgabe)

AutorGottfried W. Ehrenstein, Sonja Pongratz
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2007
Seitenanzahl1391 Seiten
ISBN9783446411494
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis279,99 EUR

Band 1
Ehrenstein · Pongratz
Beständigkeit von Kunststoffen


Die Beständigkeit von Kunststoffen entscheidet über eine entsprechende Kunststoffanwendung in der Praxis. Zuverlässige und belastbare Aussagen hinsichtlich der Werkstoffauswahl müssen Einflüsse der Kunststofferzeugung, Compoundierung und Stabilisierung, Verarbeitung, Bauteilgestaltung, aber auch der Nutzung und späteren Entsorgung berücksichtigen.

Für dieses Buch wurden nahezu 1200 Literaturstellen ausgewertet. Es beschreibt umfassend das heutige Wissen über die Beständigkeit von Thermoplasten, Duroplasten, Elastomeren sowie der üblichen Verstärkungsfasern und Zusatzstoffe. Ausführliche Beständigkeitstabellen erleichtern für eine vorgegebene Praxisanwendung die Werkstoffauswahl bzw. die anwendungsgerechte Stabilisierung des ausgewählten Kunststoffs.

Inhalt Band 1:

• Alterungsverhalten
• Prüfmethoden
• Beständigkeit gegenüber thermischer und thermisch-oxidativer Belastung
• Witterungseinfluss
• Chemikalien energiereicher Strahlung
• Mikroorganismen mechanischer Belastung
• Einflüsse durch Verarbeitung und Nutzung
• Stabilisierung
• Anwendungsbeispiele

Band 2
Ehrenstein · Pongratz
Beständigkeit von Kunststoffen


Die Beständigkeit von Kunststoffen entscheidet über eine entsprechende Kunststoffanwendung in der Praxis. Zuverlässige und belastbare Aussagen hinsichtlich der Werkstoffauswahl müssen Einflüsse der Kunststofferzeugung, Compoundierung und Stabilisierung, Verarbeitung, Bauteilgestaltung, aber auch der Nutzung und späteren Entsorgung berücksichtigen. Für dieses Buch wurden nahezu 1200 Literaturstellen ausgewertet. Es beschreibt umfassend das heutige Wissen über die Beständigkeit von Thermoplasten, Duroplasten, Elastomeren sowie der üblichen Verstärkungsfasern und Zusatzstoffe. Ausführliche Beständigkeitstabellen erleichtern für eine vorgegebene Praxisanwendung die Werkstoffauswahl bzw. die anwendungsgerechte Stabilisierung des ausgewählten Kunststoffs.

Inhalt Band 2:

• Tabellen zur Chemikalienbeständigkeit
• Medienlisten des DIBt

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Leseprobe

2 Prüfmethoden (S. 142-143)

2.1 Allgemeines

In der Praxis beeinflussen Strahlung, Wärme und Luft sowie mechanische Belastungen und/oder Umgebungsmedien (Luft, Wasser, Öl etc.) die Alterung. Prüftechnisch werden deren Einflüsse auf die Alterung getrennt ermittelt, um eindeutige Aussagen über die einzelnen Einflussgrößen zu ermöglichen. Hierbei werden synergetische oder antagonistische Effekte bei gleichzeitiger Einwirkung der einzelnen Faktoren vernachlässigt. Bei den Prüfungen unterscheidet man zwischen praxisnahen und zeitraffenden Versuchen. In praxisnahen Versuchen werden die Prüfkörper den auch im Anwendungsfall vorliegenden Einflüssen ausgesetzt. Die Prüfdauer entspricht hierbei der Einsatzdauer bis zum Erreichen der kritischen Eigenschaftsänderung, kann also gegebenenfalls sehr lange sein. Zudem ist die genaue Duplizierung der Praxisbedingungen häufig problematisch, wie besonders das Beispiel der Freibewitterung zeigt. Die zeitraffenden Versuche (beschleunigte Alterung) haben daher eine weitaus größere Bedeutung. Es ist jedoch stets zu berücksichtigen, dass Versuche mit simulierten Alterungseinflüssen nur dann sinnvoll sind, wenn sich eine Korrelation zum praktischen Alterungsverhalten nachweisen lässt.

2.1.1 Möglichkeiten der Lebensdauerprüfung

Die Forderung nach immer kürzeren Prüfzeiten ist wirtschaftlich verständlich. Sie stößt aber an materialspezifische Grenzen. Für die Zeitraffung bleibt oftmals nur die Intensivierung eines oder mehrerer Einflussparameter. Das hat aber zur Folge, dass die Abbauprozesse, z. B. bei der zeitraffenden Bewitterung, nicht zwangsläufig in gleicher Weise ablaufen wie beim praktischen Gebrauch.

Die „Lebensdauer" für einen bestimmten Kunststoff kann je nach Einsatzgebiet und der besonderen Eigenschaft, welche für die Gebrauchstauglichkeit ausschlaggebend ist, sowie den zusätzlichen Anforderungen (z. B. mechanische Dauerbelastung, Wechselbiegebeanspruchung) verschieden definiert sein. Entscheidend ist, dass die im Alterungsversuch geprüfte Eigenschaft entweder unmittelbar der in der Anwendung geforderten Eigenschaft entspricht, oder zu dieser in einem eindeutigen Zusammenhang steht. Ferner muss jener Eigenschaftswert definiert sein, dessen Erreichen das Ende der Gebrauchstauglichkeit anzeigt, anstelle eines numerischen Messwertes kann dies auch ein evtl. durch ein Vergleichsmuster vorgegebener äußerer Zustand sein. Um aus den Prüfergebnissen auf die Lebensdauer bei Anwendungen zu schließen, gibt es mehrere Möglichkeiten:

. Alterung unter Simulation der Praxisbedingungen,
. zeitraffende Prüfung mit rechnerischer Extrapolation von Kurzversuchen auf Langzeiteinwirkungen oder von beschleunigenden Bedingungen auf normale Einsatzbedingungen, s. Kapitel 1.6,
. Zugrundelegung der Energie-Äquivalenzregel,
. Parallelalterung mit Vergleichssubstanzen oder Standard-Referenzmaterialien.

2.1.1.1 Simulation der Praxisbedingungen
Die Simulation der Praxisbedingungen erlaubt im Allgemeinen keine zeitraffende Ermittlung von Kennwerten, dafür liefert die Prüfzeit unmittelbar die tatsächliche Lebensdauer. Hiervon wird meist bei der Prüfung von Fertigartikeln oder sonstigen großdimensionierten Proben Gebrauch gemacht. Besondere Bedeutung besitzt sie, wenn bei der Alterung Einflüsse mit physikalischer Langzeitwirkung, wie mechanische Relaxationsprozesse, entscheidend sind, weil nur sichere Ergebnisse aus Versuchen mit Praxisbedingungen erwartet werden können.

Die Freibewitterung ist nur dann als eine Simulation der Praxisbedingungen anzusehen, wenn die Exposition im Einsatzklima erfolgt. Meist werden Freibewitterungsversuche jedoch im warm-trockenen oder feucht-warmen Klima ausgeführt, um einen Beschleunigungseffekt zu erzielen, so dass die Lebensdauer im gemäßigten Klima hiermit nicht direkt ermittelt werden kann und auf indirekte Korrelationsmethoden zurückgegriffen werden muss. Ferner ist bei der Bewertung von Freibewitterungsdaten zu berücksichtigen, dass sie auch bei gleichem Klima wegen der intensiveren Expositionsbedingungen (meist unter 45o nach Süden geneigt und ohne Schatteneinflüsse) eine stärkere Schädigung repräsentieren als diese bei gewöhnlichem Außeneinsatz auftritt.

Inhaltsverzeichnis
Band 14
Vorwort6
Inhaltsverzeichnis8
1 Grundlagen der Alterung22
1.1 Einführung in die Kunststoffe25
1.1.1 Thermoplaste25
1.1.2 Thermoplastische Elastomere27
1.1.3 Elastomere27
1.1.4 Duroplaste28
1.2 Allgemeines, Begriffsdefinition45
1.2.1 Begriffsdefinion Alterung46
1.2.2 Weitere Begriffe48
1.3 Kurzzeit- und Langzeitverhalten49
1.3.1 Erweichungsverhalten49
1.3.2 Alterungsverhalten50
1.3.3 Chemische Alterungsvorgänge (Chemischer Abbau)51
1.3.4 Physikalische Alterungsvorgänge und physikalische Alterung52
1.4 Einflussfaktoren55
1.4.1 Einwirkung von Temperatur56
1.4.2 Einwirkung von Sauerstoff64
1.4.3 Einfluss von Wasser73
1.4.4 Einfluss von mechanischer Belastung75
1.4.5 Einfluss der chemischen und physikalischen Struktur78
1.4.7 Zusatzstoffe84
1.4.8 Einwirkung von Strahlung89
1.4.9 Atmosphärische Einwirkung92
1.4.10 Einfluss von Chemikalien98
1.4.11 Biologische Einflüsse102
1.5 Vergleich Verarbeitung – Gebrauch102
1.5.1 Alterung während der Verarbeitung103
1.5.2 Alterung im Gebrauch105
1.6 Lebensdauervorhersage108
1.6.1 Voraussetzung zur Erstellung von Lebensdauervorhersagen108
1.6.2 Modelle zur Lebensdauervorhersage110
1.6.3 Dimensionierung entsprechend der geforderten Lebensdauer124
2 Prüfmethoden160
2.1 Allgemeines163
2.1.1 Möglichkeiten der Lebensdauerprüfung164
2.1.2 Alterungskriterien167
2.1.3 Messmethoden167
2.2 Bewitterung182
2.2.1 Auswahl eines Prüfverfahrens183
2.2.2 Einflussgrößen184
2.2.3 Natürliche Bewitterung192
2.2.4 Künstliche Bewitterung195
2.2.5 Vergleichbarkeit Freibewitterung – Künstliche Bewitterung205
2.2.6 Simulation saurer Niederschläge: ADF-Test207
2.2.7 Belichtung und Bewitterung von Schaumstoffen210
2.2.8 Bewitterung von Gummi210
2.3 Beständigkeit gegen energiereiche Strahlung213
2.4 Thermische und thermisch-oxidative Beständigkeit214
2.4.1 Kurzzeitige Temperatureinwirkung214
2.4.2 Langzeitige Temperatureinwirkung214
2.5 Chemische Beständigkeit224
2.5.1 Definition der chemischen Beständigkeit224
2.5.2 Praxistests und Erfahrungen225
2.5.3 Immersionsversuch225
2.5.4 Zeitstandprüfung227
2.5.5 Spannungsrissbeständigkeit229
2.6 Biologische Beständigkeit240
2.6.1 Prüfung der Beständigkeit gegen Mikroorganismen240
2.6.2 Kompostierbarkeit von biologisch abbaubaren Kunststoffen241
2.6.3 Bestimmung der anaeroben Abbaubarkeit von Polymeren244
2.6.4 Biokompatibilitäts-Tests245
2.7 Normen, UL-Karten248
2.7.1 Normen248
2.7.2 Plastics Recognition Yellow Cards261
2.8 Anforderungskataloge263
2.8.1 Apparate, Behälter, Rohre, Tanks263
2.8.2 Bauwesen264
2.8.3 Elektrotechnik266
2.8.4 Automobil267
2.8.5 Medizintechnik276
2.8.6 Gummi- und Kunststoffschläuche277
3 Stabilisierung278
3.1 Grundlagen281
3.1.1 Marktentwicklung281
3.1.2 Grundlagen der Stabilisierung282
3.1.3 Einflussgrößen284
3.2 Antioxidantien285
3.2.1 Primäre Antioxidantien (H-Donatoren und Radikalfänger)285
3.2.2 Sekundäre Antioxidantien (Hydroperoxidzersetzer)289
3.2.3 Bifunktionale Stabilisatoren292
3.2.4 Stabilisatorblends292
3.3 Thermostabilisatoren, PVC-Stabilisatoren292
3.4 Lichtstabilisatoren293
3.4.1 UV-Absorber293
3.4.2 Quencher295
3.4.3 Radikalfänger und Hydroperoxidzersetzer295
3.5 Biostabilisatoren298
3.6 Sonstige Stabilisatoren298
3.6.1 Gleitmittel298
3.6.2 Sonstige Zuschlagstoffe298
3.6.3 Metalldeaktivatoren, Komplexbildner299
3.6.4 Hydrolysestabilisatoren299
3.7 Stabilisierung einzelner Polymere299
3.7.1 Polyolefine299
3.7.2 Styrolpolymerisate301
3.7.3 Polycarbonat und Blends302
3.7.4 Polymethylmethacrylat304
3.7.5 Polyvinylchlorid304
3.7.6 Polyoxymethylen309
3.7.7 Thermoplastische Polyester311
3.7.8 Polyamide312
3.7.9 Cellulose und Derivate318
3.7.10 Polyurethane318
3.7.11 Thermoplastische Polyurethane319
3.7.12 Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer319
3.7.13 Hochtemperatur-Thermoplaste320
3.7.14 Duroplaste323
3.7.15 Elastomere330
3.8 Stabilisierung von Rezyklaten331
4 Verarbeitung334
4.1 Auswirkungen der Verarbeitung auf den Gebrauch336
4.1.1 Einflussparameter338
4.1.2 Verarbeitung von Thermoplasten354
4.2 Recycling368
4.3 Verhalten einzelner Polymere369
4.3.1 Polyolefine369
4.3.2 Styrolpolymerisate378
4.3.3 Polycarbonat382
4.3.4 Polymethylmethacrylat383
4.3.5 Polyvinylchlorid383
4.3.6 Polyoxymethylen385
4.3.7 Thermoplastische Polyester387
4.3.8 Polyamide390
4.3.9 Fluorpolymere394
4.3.10 Hochtemperatur-Thermoplaste395
4.3.11 Polyurethane397
4.3.12 Duroplaste398
5 Anwendung430
5.1 Werkstoffauswahl im Hinblick auf die Lebensdauer440
5.2 Beständigkeit gegen atmosphärische Einflüsse448
5.2.1 Einfluss von Licht: lichtinduzierter Abbau448
5.2.2 Bewitterungsbeständigkeit einzelner Polymere453
5.3 Beständigkeit gegen energiereiche Strahlung547
5.3.1 Grundlagen547
5.3.2 Wirkungsmechanismen551
5.3.3 Einflussfaktoren555
5.3.4 Anwendung der Bestrahlungstechnologie bei Kunststoffen560
5.3.5 Stabilisierung und Sensibilisierung561
5.3.6 Beständigkeit gegen energiereiche Strahlung563
5.3.7 Verhalten einzelner Polymere bei energiereicher Strahlung566
5.3.8 Beständigkeit gegen Laserstrahlung589
5.3.9 Strahlung der unteren Erdumlaufbahn590
5.4 Thermischer und thermisch-oxidativer Abbau591
5.4.1 Dauergebrauchstemperaturen auf Grundlage von Erfahrungswerten591
5.4.2 Begriffsklärung593
5.4.3 Verhalten einzelner Polymere595
5.4.4 Belastung unter kurzzeitigen Spitzentemperaturen679
5.5 Beständigkeit gegen Chemikalieneinwirkung683
5.5.1 Diffusionsvorgänge bei der Chemikalieneinwirkung684
5.5.2 Einflussfaktoren687
5.5.3 Physikalisch und chemisch aktive Medien690
5.5.4 Spannungsrissbeständigkeit696
5.5.5 Hydrolyse697
5.5.6 Zeitstandverhalten697
5.5.7 Möglichkeiten zur Verbesserung der Chemikalienbeständigkeit705
5.5.8 Beständigkeit von Verstärkungsfasern706
5.5.9 Verhalten einzelner Polymere719
5.6 Biologische Beständigkeit und Bioabbaubarkeit839
5.6.1 Grundlagen839
5.6.2 Biologisch abbaubare Kunststoffe852
5.6.3 Biokompatibilität und biomedizinische Anwendungen855
5.6.4 Verhalten einzelner Polymere gegenüber biologischen Medien864
5.7 Mechanisches Langzeitverhalten von FVK888
5.7.1 Kriechen888
5.7.2 Zeitstandfestigkeit890
5.7.3 Dynamische Belastung899
Band 2901
Inhaltsverzeichnis907
Kunststoffe, Gummi und deren Abkürzungen921
Andere Abkürzungen926
A Beständigkeitstabellen929
A.1 Polyolefine929
A.1.1 Resistenzfaktoren von Polyolefin-Rohren929
A.1.2 Beständigkeitstabelle von Polyolefinen933
A.1.3 Medienlisten des DIBt990
A.2 Styrolpolymerisate1001
A.2.1 Beständigkeitstabellen1001
A.2.2 Spannungsrissauslösende Medien für Styrolpolymerisate1021
A.3 Polycarbonat und Polymethylmethacrylat1022
A.3.1 Beständigkeitstabellen1022
A.3.2 Spannungsrissauslösende Medien für Polymethylmethacrylat1024
A.4 Thermoplastische Polyester1025
A.5 Polyoxymethylen1036
A.6 Polyamide1047
A.6.1 Beständigkeitstabelle von PA 6 und PA 661047
A.6.2 Beständigkeitstabelle von Polyamid 46, 610 und 6121061
A.6.3 Beständigkeitstabelle weiterer Polyamide1063
A.7 Cellulose und Derivate1074
A.8 Polyvinylchlorid1076
A.8.1 Resistenzfaktoren von PVC-Rohren1076
A.8.2 Beständigkeitstabelle von PVC1078
A.8.3 Medienliste des DIBt für PVC1113
A.9 Polyphenylensulfid1118
A.10 Polyetherimid1121
A.11 Polyimid, Polyamidimid, Polyphenylenether, Polyetheretherketon1123
A.12 Polyethersulfon und Polysulfon1128
A.13 Fluorpolymere1133
A.13.1 Beständigkeitstabelle von Fluorpolymeren1133
A.13.2 Beständigkeit von PTFE (Teflon)1140
A.13.3 Beständigkeitstabelle von PVDF1144
A.13.4 Medienliste des DIBt für PVDF1160
A.14 Flüssigkristalline Polymere LCP1165
A.15 Polyurethane1170
A.15.1 Polyurethane1170
A.15.2 Thermoplastische Polyurethane1174
A.16 Elastomere1178
A.16.1 Beständigkeitstabelle von Schlauchwerkstoffen1178
A.16.2 Beständigkeitstabellen von Elastomeren1186
A.17 Duroplaste1208
A.17.1 Beständigkeitstabellen von Duroplasten1208
A.17.2 Medienlisten des DIBt für Chemieschutzschichten1217
A.18 Chemikalienbeständigkeit in CAMPUS1235
Literaturverzeichnis1237
Stichwortverzeichnis1349
Die Autoren1392

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