Werkstoffkunde: Kunststoffe, Keramik und Gesteine

Einteilung und Eigenschaften von Kunststoffen

Kunststoffe werden in folgende Kategorien eingeteilt:

• Thermoplaste: Diese bestehen aus abgeleiteten Verbindungen, die beim Erhitzen weich werden.
• Duroplaste: Diese bilden schwere, in verschiedene Richtungen vernetzte Ketten. Sie sind steif und können nach der ersten Erhitzung und Formgebung nicht erneut verformt werden.
• Elastomere: Diese entstehen durch die von dem Amerikaner Charles Goodyear erfundene Vulkanisation. Sie bestehen aus seitlich befestigten und in sich zurückgefalteten Ketten.

Verfahren der Kunststoffverarbeitung

Bei der Formgebung von Kunststoffen kommen verschiedene Techniken zum Einsatz:

Extrusion

Dieses Verfahren besteht aus folgenden Schritten: Der Thermoplast wird in Form von Granulat durch einen Trichter in den Zylinder des Extruders eingeführt. Im beheizten Zylinder bewegt eine große Spindel das geschmolzene Material. Das Material wird geformt, langsam abgekühlt und schließlich durch ein Abzugssystem gesammelt.

Kalandrieren

Hierbei wird thermoplastisches Material, das oft aus einem Extrusionsprozess stammt, durch Walzen geführt. Je nach verwendeten Walzen entstehen unterschiedliche Oberflächenstrukturen.

Vakuumformen

Dieses Verfahren umfasst folgende Schritte: Eine beheizte Platte aus thermoplastischem Material wird über eine Form gelegt. Die Luft unter dem Blech wird abgesaugt, wodurch ein Vakuum entsteht und das Material die gewünschte Form annimmt. Nach dem Abkühlen wird die Form geöffnet.

Gießen und Spritzgießen

• Blasformen: Das Material wird in Form eines Schlauches in eine Hohlform eingefügt, deren Innenfläche der gewünschten Objektform entspricht. Anschließend wird Druckluft in das Innere des Rohres injiziert, um die Form auszufüllen. Nach dem Abkühlen wird das Objekt entnommen.
• Spritzgießen: Thermoplastisches Material wird direkt in eine Form gespritzt. Sobald das Material abgekühlt ist, wird die Form geöffnet und das Teil entnommen.

Klassifizierung von Textilien

• Natürliche Textilien: Die Rohmaterialien sind pflanzlichen, tierischen oder mineralischen Ursprungs. Die Fasern werden gereinigt, geschmolzen, gespannt, gefärbt und zu Fäden unterschiedlicher Länge verdreht, um Stoffe herzustellen.
• Synthetische Textilien: Diese bestehen aus Kunststoffen und zeichnen sich durch ihre große Faserlänge aus. Oft werden Mischungen aus natürlichen und synthetischen Fasern verwendet.

Keramische Werkstoffe

Keramiken werden wie folgt klassifiziert:

• Grobkeramik: Gebrannter Ton, der für Ziegel oder Fliesen verwendet wird. Dazu gehört auch Steingut (Loza), das mit einer Lack- oder Emailleschicht überzogen wird, um eine attraktive Oberfläche für Geschirr oder Badfliesen zu erhalten. Feuerfeste Materialien werden zudem in der Auskleidung von Hochöfen eingesetzt.
• Feinkeramik: Hierzu zählt Steinzeug, das für Fliesen mit besonderer Härte und Widerstandsfähigkeit genutzt wird, sowie Porzellan (mit einer Dicke von ca. 2 mm), welches für Geschirr, Dekorationsartikel und Sanitäranlagen Verwendung findet.

Gesteine und mineralische Werkstoffe

Diese werden in folgende Gruppen unterteilt:

• Natürliche Gesteine: Marmor, Granit und Schiefer.
• Bindemittel: Gips, Zement, Mörtel und Beton.
• Glas: Ein mineralisches Material, das durch das Schmelzen von Quarzsand, Soda und Kalk bei hohen Temperaturen gewonnen wird.

Besonderheiten von Schiefer, Marmor und Granit

Schiefer ist ein hartes, dichtes und kompaktes Gestein. Es ist undurchlässig und wird in Form von Platten abgebaut, die hauptsächlich für die Eindeckung von Dächern verwendet werden.

Marmor und Granit sind zwei Gesteinsarten, die sich durch hohe Dichte, eine kalte Haptik sowie besondere Härte und Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse auszeichnen.