Cover

Inhalt

Titelei

Impressum

Inhalt

Autoren

Prof. Dr.-Ing. Achim Frick

Dr. Claudia Stern

Vorwort

1 Eigenschaften und Qualität von Kunststoffen und Formteilen

1.1 Aufbau und Verhalten von Kunststoffen

1.2 Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen

1.3 Temperaturabhängigkeit der elastischen Eigenschaften der Kunststoffe

1.4 Zeitabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften der Kunststoffe

1.5 Einfluss von Zeit und Temperatur auf die Festigkeitseigenschaften der Kunststoffe

1.6 Verformungsverhalten der Kunststoffe unter mechanischer Zugbeanspruchung

1.6.1 Spröder, amorpher Kunststoff

1.6.2 Verformungsfähiger, amorpher Kunststoff

1.6.3 Verformungsfähiger, teilkristalliner Kunststoff

1.7 Ermüdungsverhalten der Kunststoffe unter dynamischer Beanspruchung

1.8 Qualitätseinflüsse bei Kunststoffen und Formteilen

1.8.1 Formmasse

1.8.2 Verarbeitung

1.8.3 Vorbehandlung

1.8.4 Fertigungsprozess

2 Kunststoffprüfung

2.1 Zweck der Kunststoffprüfung

2.2 Probenherstellung und Durchführung von Prüfungen

2.2.1 Probenentnahme

2.2.2 Arten von Proben

2.2.3 Durchführung von Prüfungen

2.3 Ergebnisdarstellung/Prüfbericht

3 Kunststoffidentifikation

3.1 Dichte

3.1.1 Schwebeverfahren

3.1.2 Dichtemessung nach dem Auftriebverfahren

3.1.3 Dichtegradientenverfahren

3.1.4 Pyknometerverfahren

3.2 Infrarot-Spektroskopie

4 Rheologische Prüfung

4.1 Rheometrie

4.1.1 Rotationsverfahren

4.1.2 Oszillationsverfahren

4.2 Viskosimetrie

4.2.1 Schmelzefließrate-Bestimmung

4.2.2 Hochdruckkapillarviskosimetrie

4.2.3 Lösungsviskosimetrie

5 Mechanische Prüfungen

5.1 Quasistatische Beanspruchung

5.1.1 Zugversuch

5.1.2 Druckversuch

5.1.3 Biegeversuch

5.1.4 Härteprüfung

5.2 Schlagartige Beanspruchung

5.2.1 Schlagzugversuch

5.2.2 Schlagbiegeversuch

5.2.3 Fall- und Stoßversuch

5.3 Statische Langzeitbeanspruchung

5.3.1 Kriechversuch

5.3.2 Relaxationsversuch

5.4 Dynamische Langzeitbeanspruchung

5.4.1 Schwingversuch

6 Tribologische Prüfungen

6.1 Gleitverhalten

6.2 Reibungskoeffizient

6.3 Verschleiß

7 Thermische Prüfungen

7.1 Prüfungen unter Temperaturbeanspruchung

7.1.1 Zeitraffer-Prüfung

7.2 Prüfung der thermischen Alterung

7.3 Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)

7.4 Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)

7.5 Thermogravimetrische Analyse (TGA)

7.6 Thermomechanische Analyse (TMA) ‒ Dilatometrie

7.7 Bestimmung des Glührückstandes

7.8 Formbeständigkeit in der Wärme

7.8.1 Vicat-Erweichungstemperatur

7.8.2 Wärmeformbeständigkeitstemperatur

8 Chemische Prüfungen

8.1 Medienbeständigkeit

8.2 Spannungsrissbeständigkeit

8.2.1 Prüfung der Spannungsrissbeständigkeit im Zeitstandzugversuch

8.2.2 Prüfung der Spannungsrissbeständigkeit im Biegestreifenverfahren

8.2.3 Prüfung der Spannungsrissbeständigkeit im Kugel- oder Stifteindringverfahren

9 Physikalische Prüfungen

9.1 Massebestimmung

9.2 Bestimmung der Wasseraufnahme

10 Geometrische Prüfung

10.1 Maße und Toleranzen

10.1.1 Taktiles Messen

10.1.2 Berührungsloses Messen

10.2 Verarbeitungsschwindung, Nachschwindung

10.3 Schrumpfung

10.4 Verzug

11 Optische Prüfungen

11.1 Sichtprüfung

11.2 Lichtmikroskopie

11.2.1 Probenpräparation

11.3 Digitalmikroskopie

11.4 Rasterelektronenmikroskopie

11.5 Polarisationsoptik

12 Weiterführende Literatur

Achim Frick
Claudia Stern

Einführung
Kunststoffprüfung

Prüfmethoden und Anwendungen

Die Autoren:

Prof. Dr.-Ing. Achim Frick, Hochschule Aalen, Kunststofftechnik, 73430 Aalen
Dr. Claudia Stern

Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen, Verfahren und Darstellungen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorliegenden Buch enthaltenen Informationen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine juristische Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Informationen – oder Teilen davon – entsteht.

Ebenso übernehmen Autoren und Verlag keine Gewähr dafür, dass beschriebene Verfahren usw. frei von Schutzrechten Dritter sind. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt deshalb auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen­ und Markenschutz­Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) – auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung – reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.


Umschlagdesign: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, München
Umschlagrealisation: Stephan Rönigk

Print-ISBN 978-3-446-44351-8
E-pub-ISBN 978-3-446-45455-2

Verwendete Schriften: SourceSansPro und SourceCodePro (Lizenz)
CSS-Version: 1.0

Font License Zurück zum Impressum

Copyright 2010, 2012, 2014 Adobe Systems Incorporated (http://www.adobe.com/), with Reserved Font Name 'Source'. All Rights Reserved. Source is a trademark of Adobe Systems Incorporated in the United States and/or other countries. This Font Software is licensed under the SIL Open Font License, Version 1.1. This license is copied below, and is also available with a FAQ at: http://scripts.sil.org/OFL ----------------------------------------------------------- SIL OPEN FONT LICENSE Version 1.1 - 26 February 2007 ----------------------------------------------------------- PREAMBLE The goals of the Open Font License (OFL) are to stimulate worldwide development of collaborative font projects, to support the font creation efforts of academic and linguistic communities, and to provide a free and open framework in which fonts may be shared and improved in partnership with others. The OFL allows the licensed fonts to be used, studied, modified and redistributed freely as long as they are not sold by themselves. The fonts, including any derivative works, can be bundled, embedded, redistributed and/or sold with any software provided that any reserved names are not used by derivative works. The fonts and derivatives, however, cannot be released under any other type of license. The requirement for fonts to remain under this license does not apply to any document created using the fonts or their derivatives. DEFINITIONS "Font Software" refers to the set of files released by the Copyright Holder(s) under this license and clearly marked as such. This may include source files, build scripts and documentation. "Reserved Font Name" refers to any names specified as such after the copyright statement(s). "Original Version" refers to the collection of Font Software components as distributed by the Copyright Holder(s). "Modified Version" refers to any derivative made by adding to, deleting, or substituting -- in part or in whole -- any of the components of the Original Version, by changing formats or by porting the Font Software to a new environment. "Author" refers to any designer, engineer, programmer, technical writer or other person who contributed to the Font Software. PERMISSION & CONDITIONS Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of the Font Software, to use, study, copy, merge, embed, modify, redistribute, and sell modified and unmodified copies of the Font Software, subject to the following conditions: 1) Neither the Font Software nor any of its individual components, in Original or Modified Versions, may be sold by itself. 2) Original or Modified Versions of the Font Software may be bundled, redistributed and/or sold with any software, provided that each copy contains the above copyright notice and this license. These can be included either as stand-alone text files, human-readable headers or in the appropriate machine-readable metadata fields within text or binary files as long as those fields can be easily viewed by the user. 3) No Modified Version of the Font Software may use the Reserved Font Name(s) unless explicit written permission is granted by the corresponding Copyright Holder. This restriction only applies to the primary font name as presented to the users. 4) The name(s) of the Copyright Holder(s) or the Author(s) of the Font Software shall not be used to promote, endorse or advertise any Modified Version, except to acknowledge the contribution(s) of the Copyright Holder(s) and the Author(s) or with their explicit written permission. 5) The Font Software, modified or unmodified, in part or in whole, must be distributed entirely under this license, and must not be distributed under any other license. The requirement for fonts to remain under this license does not apply to any document created using the Font Software. TERMINATION This license becomes null and void if any of the above conditions are not met. DISCLAIMER THE FONT SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT OF COPYRIGHT, PATENT, TRADEMARK, OR OTHER RIGHT. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT HOLDER BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, INCLUDING ANY GENERAL, SPECIAL, INDIRECT, INCIDENTAL, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF THE USE OR INABILITY TO USE THE FONT SOFTWARE OR FROM OTHER DEALINGS IN THE FONT SOFTWARE.

Autoren

Prof. Dr.-Ing. Achim Frick

Prof. Dr.-Ing. Achim Frick, Jahrgang 1955, hat Maschinenbau an der Universität Stuttgart studiert und am Institut für Kunststoffprüfung über Hochleistungsfaserverbundwerkstoffe promoviert. Nach mehrjähriger Industrietätigkeit im Entwicklungsbereich wurde er 1997 an die Hochschule Aalen in die Kunststofftechnik berufen. Seine Lehrgebiete sind polymere Werkstoffe, Bauteilentwicklung und Kunststoffprüfung. Er ist Leiter des Institutes Polymer Science and Processing (iPSP) an der Hochschule Aalen und forscht und publiziert zu werkstoff- und produktionstechnologischen Fragen. Als Leiter des Steinbeis Transferzentrums Polymer Engineering (PETZ) in Aalen ist er im Technologietransfer zur Industrie und in der Weiterbildung aktiv. Achim Frick ist Autor von Büchern zur Kunststoffprüfung.

Dr. Claudia Stern

Dr. Claudia Stern, Jahrgang 1975, studierte Chemie an der Hochschule Aalen. Nach ersten Stationen in der Industrie promovierte sie zum Thema Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von hochmolekularen Polypropylenen in Kooperation mit der niederländischen Universität Twente in Enschede. Von 2006 bis 2016 arbeitete sie bei der ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH in Bietigheim und führte erfolgreich einen neuartigen, thermoplastischen Fluorpolymerwerkstoff in innovative Märkte ein. Dort verantwortete sie die Entwicklung, Fertigung und Vertrieb im Geschäftsbereich Thermoplastische Hochleistungskunststoffe. Seit Mitte 2016 ist sie nun Geschäftsführerin des global agierenden Spritzgießunternehmens Schlemmer Münchingen GmbH + Co. KG.

Vorwort

Die Kunststofftechnik ist ein hoch innovatives, eigenständiges Ingenieurfachgebiet mit stetigem Wachstum. Sie umfasst die Entwicklung, Herstellung und Qualifizierung von geometrisch und funktional komplexen Leichtbauteilen und -strukturen aus polymeren Werkstoffen und hybriden Materialverbunden. Für die Qualifizierung von polymeren Werkstoffen und Produkten bedarf es der Kunststoffprüfung. Im Rahmen des Kunststoffengineering ist die Kunststoffprüfung eine eigene, fachliche Disziplin innerhalb der Kunststofftechnik.

Die Einführung in die praktische Kunststoffpüfung soll Studierende, aber auch Praktiker aus der Entwicklung, Fertigung und Qualitätssicherung von kunststofftechnischen Produkten mit den für Kunststoffe praxisrelevanten Prüfverfahren vertraut machen. Es werden wichtige Prüfverfahren in einem gesamtkunststofftechnischen Kontext beschrieben. Die Leser sollen mit Hilfe der Informationen in die Lage versetzt werden, qualitätstechnische Fragestellung der Kunststofftechnik zu erfassen, zu quantifizieren, zu bewerten und erfolgreich zu lösen. Qualitätsengineering in der Kunststofftechnik erfordert eine ganzheitliche Betrachtung und die Anwendung geeigneter Prüfverfahren.

Wir hoffen, dass das Buch einen nützlichen Wissensbeitrag liefert und das Interesse der Leser findet.

Aalen im November 2016

Achim Frick

Claudia Stern

1Eigenschaften und Qualität von Kunststoffen und Formteilen