Eigenschaften und Herstellung von Metallen und Kunststoffen

Metalle

Metalle werden meist durch die Umwandlung bestimmter Mineralien gewonnen. Diese Mineralien sind Gesteine, die direkt aus der Natur gewonnen werden.

Einige Metalle können jedoch in ihrer reinsten Form in der Natur vorkommen, wie z. B.: Gold, Silber, Platin, Kupfer. Diese werden als gediegene Metalle bezeichnet.

Physikalische Eigenschaften

• Elektrische Leitfähigkeit: Ist die Eigenschaft, die den Durchgang von elektrischem Strom ermöglicht.
• Wärmeleitfähigkeit: Ist die Eigenschaft, Wärme zu übertragen.
• Dichte: Ist die Masse des Materials pro Volumen.
• Ausdehnung: Ist die relative Änderung der Abmessungen eines Materials aufgrund einer Temperaturänderung.
• Schmelzpunkt: Ist die Temperatur, bei der ein Material vom festen in den flüssigen Zustand übergeht.
• Schmelzbarkeit: Ist eine Materialeigenschaft, die sich auf die benötigte Wärmemenge zum Schmelzen bezieht.

Beanspruchungsarten

• Zug (Traktion): Ist die Beanspruchung, die ein Werkstück durch die Wirkung zweier entgegengesetzter, ziehender Kräfte erfährt.
• Druck (Kompression): Ist die Beanspruchung, die ein Werkstück durch die Wirkung zweier entgegengesetzter, drückender Kräfte erfährt.
• Biegung (Flex): Ist die Beanspruchung, die ein Werkstück durch die Wirkung von Kräften erfährt, die es biegen.
• Scherung: Ist die Beanspruchung, die ein Werkstück durch die Wirkung zweier entgegengesetzter, leicht versetzter Kräfte erfährt, die dazu neigen, es abzuschneiden.
• Torsion (Verdrehung): Ist die Beanspruchung, die ein Werkstück durch die Wirkung zweier Kräfte erfährt, die dazu neigen, es um seine Achse zu verdrehen.

Reaktion auf Beanspruchung

• Elastizität: Ist die Eigenschaft verformter Materialien, nach Beendigung der Beanspruchung in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren.
• Plastizität: Ist die Eigenschaft eines Materials, Verformungen beizubehalten, die durch eine Beanspruchung verursacht wurden, nachdem diese beendet ist.
• Formbarkeit: Ist die Eigenschaft eines Materials, sich unter Druckbeanspruchung dauerhaft zu verformen.
• Duktilität: Ist die Eigenschaft eines Materials, sich unter Zugbeanspruchung dauerhaft zu verformen.

Weitere mechanische Eigenschaften

• Härte: Ist die Eigenschaft von Materialien, dem Eindringen oder Kratzen eines anderen Körpers Widerstand zu leisten.
• Zähigkeit: Ist der Widerstand, den ein Material gegen Bruch bei Stoßbelastung leistet.
• Ermüdung: Ist der Widerstand, den ein Material gegen Bruch bei wiederholter Beanspruchung leistet.
• Bearbeitbarkeit: Ist die Eigenschaft, die angibt, wie leicht ein Material mechanisch bearbeitet werden kann.
• Schweißbarkeit: Ist die Eigenschaft von Materialien, sich unter Einwirkung von Wärme und gegebenenfalls unter Zusatz anderer Materialien fest miteinander verbinden zu lassen.

Wichtige chemische Reaktionen

• Oxidation: Ist die Reaktion eines Materials mit Sauerstoff aus der Umgebung.
• Korrosion: Als Korrosion wird der Prozess der Materialverschlechterung durch chemische Reaktionen mit Stoffen aus der Umgebung bezeichnet.

Umwelt- und biologische Eigenschaften

• Recyclingfähigkeit: Ist die Eigenschaft von Materialien, die es ermöglicht, ein gebrauchtes Produkt in ein neues Produkt umzuwandeln.
• Biologische Abbaubarkeit: Ist die Eigenschaft von Materialien, sich infolge von Wechselwirkungen mit der Umwelt abzubauen.
• Toxizität: Ist die Eigenschaft von Materialien, negative Auswirkungen auf Organismen zu haben.

Kunststoffe (Plastics)

Herstellungsprozess

1. Beschaffung von Rohstoffen: Kann tierischen, pflanzlichen oder mineralischen Ursprungs sein.
2. Synthese von Monomeren: Während Monomere in einigen Fällen direkt aus der Natur stammen, ist meist ein chemischer Prozess zur Extraktion aus den Rohstoffen notwendig.
3. Synthese des Polymerkerns: Die Rohstoffe werden durch verschiedene chemische Prozesse, einschließlich der Polymerisation, umgewandelt.
4. Einarbeitung von Additiven: Spezielle Substanzen, die den Polymeren spezifische Eigenschaften verleihen sollen.
5. Umformung und Veredelung: Das aus den vorherigen Schritten resultierende Produkt wird bearbeitet, um ihm die endgültige Form zu geben.

Rohstoffquellen

• Tierisch
• Pflanzlich
• Mineralisch

Additive und Zusatzstoffe

• Farbstoffe und Pigmente: Verleihen Farbe.
• Weichmacher: Verbessern die Plastizität und intensivieren den Glanz der Oberflächen.
• Antistatika: Reduzieren elektrostatische Ladungen, sodass Staub oder Schmutz nicht haften bleibt.
• Flammschutzmittel: Verzögern die Flammenbildung.
• UV-Stabilisatoren: Schützen vor ultravioletter Strahlung (UV) und atmosphärischen Einflüssen. Verhindern zudem die Zersetzung.
• Füllstoffe, Verstärkungen und Schmiermittel: Verbessern die mechanischen Eigenschaften und optimieren den Herstellungsprozess.
• Trennmittel