Materialien & Umformtechniken: Ein umfassender Leitfaden

Materialien: Eine Einführung in Polymere

Materialien sind aus Polymeren aufgebaut, die aus langen Ketten von Molekülen bestehen.

Natürliche Polymere

Diese Polymere stammen direkt aus pflanzlichen Rohstoffen (z.B. Cellulose) oder tierischen Quellen (z.B. Kasein).

Synthetische Polymere

Synthetische Polymere werden aus Verbindungen hergestellt, die aus Erdöl, Erdgas oder Kohle gewonnen werden.

Polymerisation

Die Polymerisation ist ein Prozess, bei dem kleine Moleküle (Monomere) zu großen Kettenmolekülen (Polymeren) verbunden werden.

Thermoplaste: Eigenschaften und Beispiele

Thermoplastische Materialien sind Verbindungen, die hauptsächlich aus Erdöl gewonnen werden. Sie bestehen aus schwach miteinander verknüpften Ketten, erweichen beim Erhitzen und können geformt werden.

Polyvinylchlorid (PVC)

• Eigenschaften: Sehr hart, undurchlässig.
• Anwendungen: Rohre, Handschuhe.

Polystyrol (PS)

• Eigenschaften: Hart, transparent oder pigmentierbar.

Expandiertes Polystyrol (EPS)

• Eigenschaften: Flauschig, weich.

Polyethylen (PE)

Polyethylen hoher Dichte (HDPE)

• Eigenschaften: Starr, widerstandsfähig, transparent oder undurchsichtig.

Polyethylen niedriger Dichte (LDPE)

• Eigenschaften: Weich, leicht, transparent oder undurchsichtig.

Methacrylate

• Eigenschaften: Transparent.

Teflon (PTFE)

• Eigenschaften: Antihaftbeschichtet, gleitfähig.

Cellophan

• Eigenschaften: Transparent, flexibel, belastbar, glänzend.

Nylon

• Eigenschaften: Transluzent, glänzend, stark, flexibel und wasserdicht.

Duroplaste: Eigenschaften und Verarbeitung

Duroplaste werden ebenfalls aus Erdöl gewonnen. Sie bestehen aus stark vernetzten Ketten. Beim Erhitzen werden sie steif und behalten ihre Form bei.

Polyurethan

• Eigenschaften: Schwammig, flexibel, weich, fest, elastisch.

Melamin

• Eigenschaften: Leicht, widerstandsfähig, geruchlos, geschmacksneutral und wärmeisolierend.

Elastomere: Eigenschaften und Vulkanisation

Elastomere werden durch Vulkanisation hergestellt (eine Mischung aus Schwefel und Gummi, die bei ca. 160 °C verarbeitet wird). Bei Krafteinwirkung dehnen sich die Ketten und kehren aufgrund ihrer hohen Elastizität in ihre ursprüngliche Form zurück.

Naturkautschuk

• Eigenschaften: Widerstandsfähig.

Synthetischer Kautschuk

• Eigenschaften: Chemikalienbeständig.

Neopren

• Eigenschaften: Härter, widerstandsfähiger und undurchlässiger als andere Kautschuke.

Umformtechniken für Kunststoffe

Extrusion

Bei der Extrusion wird thermoplastisches Material in Granulatform durch einen Trichter in einen beheizten Zylinder eingeführt. Das geschmolzene Material wird durch eine Düse oder Form gepresst, kühlt ab und erstarrt.

Vakuumformen

Beim Vakuumformen wird eine eingespanntes thermoplastisches Materialfolie über einer Form durch Heizelemente erwärmt und erweicht. Luft wird unter der Folie durch ein Vakuum abgesaugt, wodurch sich das Material an die Wände der Form anpasst und deren Form annimmt.

Blasformen

Blasformen ist ein Prozess zur Herstellung von Hohlkörpern aus Kunststoff, wie z.B. Flaschen. Der Prozess umfasst zwei Schritte: die Extrusion eines halbgeschmolzenen Polymerstrangs durch eine spezielle Düse und das Aufblasen dieses Strangs in einer Form, wodurch er seine endgültige Gestalt erhält.

Spritzgießen

Beim Spritzgießen wird Thermoplast in eine Form eingespritzt, wo das Material abkühlt und sich verfestigt. Anschließend wird die Form geöffnet und das fertige Teil entnommen.

Formpressen

Beim Formpressen wird Duroplast als Pulver oder Granulat in eine beheizte Form (weibliche Form) eingebracht. Ein Stempel presst das Material zusammen, wodurch es erweicht und formbar wird. Es nimmt die Form des inneren Hohlraums an, kühlt dann ab und das fertige Teil wird entnommen.

Naturfasern: Herkunft und Arten

Naturfasern sind Rohstoffe, die aus Pflanzen, Tieren oder Mineralien gewonnen werden.

Pflanzliche Naturfasern

Baumwolle

• Herkunft: Aus der Frucht der Malvengewächse.
• Eigenschaften: Weiß, flexibel, elastisch und wärmeisolierend.

Leinen

• Herkunft: Aus der Leinpflanze.
• Eigenschaften: Weiß oder rötlich, guter Wärmeleiter, hitzebeständig.

Esparto

• Herkunft: Krautige Pflanze.
• Eigenschaften: Zäh und widerstandsfähig.