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Eigenschaften der Kunststoffe

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Im Vergleich zu anderen Werkstoffen wie Eisen- oder Nichteisenmetallen haben Kunststoffe spezielle Eigenschaften, welche sie für bestimmte Einsatzgebiete prädestinieren.

Kunststoffe sind relativ leicht

Die Dichte von Kunststoff variiert zwischen z.B. 0,8kg pro dm³ von Polymethylpenten und 2,2kg/dm³ von z.B. Polytetrafluorethylen. Damit sind Kunststoffe in der Regel leichter als Metalle und eignen sich als Leichtbauwerkstoff. Wegen ihres relativ geringen spezifischen Gewichts finden Kunststoffe deshalb häufig Verwendung im Fahrzeugbau, in der Flugzeugindustrie oder auch für Gewicht sparende Verpackungen wie PET-Flaschen.

 chemischer Aufbau PET
chemischer Aufbau von PET (Polyethylenterephthalat)

Kunststoffe sind flexibel

Der E-Modul (Elastizitätsmodul) von Kunststoffen und ihre mechanische Festigkeit weisen eine große Bandbreite auf. Dabei reicht die Spreizung der flexiblen Eigenschaften zum Beispiel von weichem Kautschuk bis hin zur verhältnismäßig geringen, für Metalle typischen Flexibilität. Hinsichtlich ihrer flexiblen Eigenschaften werden Kunststoffe von keiner anderen Werkstoffgruppe erreicht.

Elastomere eigenen sich beispielsweise als formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe extrem gut als Dichtungsmaterial. Auch für Produkte wie Reifen oder Gummibänder werden sie aufgrund ihrer Eigenschaften eingesetzt.

 Vernetzung Elastomer
Art der Vernetzung von Elastomeren

Kunststoff benötigt niedrige Verarbeitungstemperaturen

Kunststoffe können schon bei Raumtemperatur verarbeitet werden und die höchsten zur Kunststoffverarbeitung notwendigen Temperaturen liegen bei ca. 300°C. Die Verarbeitungsmöglichkeiten in relativ niedrigen Temperaturbereichen ermöglichen relativ einfache und damit kostengünstige Fertigungsmethoden wie zum Beispiel das Spritzgießen, das Thermoformen oder das Extrudieren. Darüber hinaus lassen die niedrigen Verarbeitungstemperaturen zu, eine Vielzahl von oft Wärme empfindlichen Farbpigmenten, Fasern, Verarbeitungshilfen, Stabilisatoren, Treibmitteln und Füllstoffen einzuarbeiten.

 Prozesses Spritzgießen
Verfahrensschema des Prozesses Spritzgießen

Kunststoffe haben niedrige thermische Leitfähigkeit

Während Metalle eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so zum Beispiel 50W/mK bei Stahl, liegt die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoff in einem Bereich zwischen 0,1 und 0,8 W/mK. Kunststoffe gehören deshalb zu den wichtigsten Werkstoffen für die thermische Isolierung. Dabei kann die Isolierwirkung zum Beispiel von PS- und PUR-Schäumen noch durch in das Material integriertes Vakuum erhöht werden. Anwendungen für Wärme isolierende Kunststoffelemente wie VIP - Vacuum Insulated Panels liegen im Bauwesen und im Fahrzeugbau.

 Herstellung von PUR-Schaum
Herstellung von PUR-Schaum durch das Vermischen von Polyol und Isocyanat

Kunststoffe haben eine geringe elektrische Leitfähigkeit

Der elektrische Durchgangswiderstand R von homogenem Kunststoff liegt in einem Bereich von 1010 bis 1018 und ist damit über 15 mal stärker, als bei dem am schlechtesten leitenden Metall Konstantan. Folgerichtig benutzt man besonders Kunststoffe wie PVC, PET und ABS zur Herstellung von Isolatoren von elektrischen Leitungen.

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Kunststoffe sind chemisch beständig

Fast jeder Kunststoff ist weitgehend korrosionsfest und beständig gegen fast alle Säuren. Diese Eigenschaft ermöglicht beispielsweise einen vielfältigen Einsatz zum Beispiel in Haushaltsgeräten und zur Herstellung von Spielzeugen. Bei Bedarf können Sie Kunststoffe jedoch in organischen Lösungsmitteln wie zum Beispiel Dichloressigsäure, n-Heptan, 1,3-Dioxolan oder THF lösen.

Viele Kunststoffe sind umweltfreundlich

Bereits die Recyclingfähigkeit vieler Kunststoffe und ihre daraus folgende Wiederverwendbarkeit macht sie zu einem umweltfreundlichen Werkstoff. Darüber hinaus sind die meisten Kunststoffe gut brennbar und haben einen hohen Heizwert. Das macht jeden Kunststoff für die thermische Verwertung besonders geeignet. Darüber hinaus wird für die Herstellung und Verarbeitung von Kunststoff nur relativ wenig Energie benötigt.

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2009 Maschinenbau-Wissen.de
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