2.3 Klebstoffe 4.1 Chemie und Kunststoffgrundlagen€¦ · • Die Begriffe Molekül, Monomer und...

2.3 Klebstoffe 4.1 Chemie und Kunststoffgrundlagen 2

Kunststoffe (Klebstoffe) werden in drei Gruppen eingeteilt:

2.3 Klebstoffe 4.1 Chemie und Kunststoffgrundlagen

Um den richtigen Klebstoff auszuwählen, müssen wir seine Eigenschaften kennen.

Dazu lernen wir nun einige chemische Grundsätze:

• Wie Kunststoffe/Klebstoffe hergestellt werden

• Was Plastomere, Elastomere und Duromere sind

• Was bei einer physikalischen bzw. chemischen Aushärtung geschieht

• Wie Kunststoffe bei Temperatur- und Original-Lösemitteleinwirkung reagieren.

Makromoleküle/Polymere bestehen aus Monomeren,

Monomere aus Molekülen,

Moleküle aus Atomen.

An

alys

e

Syn

the

se

Alles in unserer Umgebung, ob fest, flüssig oder gasförmig ist Materie!

Atommodell nach Bohr

Proton (positive Ladung)

Elektronenschale 3 (M)

Neutron (neutral)

Elektronenschale 2 (L)

Atomkern

Elektron (negativ)

Element: Aluminium

Bsp.: Maschinenanschläge, Wetterschenkel, Profile,

Beschlägeteile, Dekorfolien

Atommodell nach Kimball (Kugelwolkenmodell)

Vom Atommodell zum Periodensystem

• 8 Elektronen max. auf äusserster Schale (Ausnahmen H und He) • 4 kugelförmige Aufenthaltsräume mit max. 2 Elektronen • Aufenthaltsräume zuerst einfach, dann doppelt besetzt • Wenn Valenzschale voll (2 oder 8 Elektronen) > neue Schale

Äusserste Schale max. acht Elektronen (Ausnahmen H und He) In jedem Aufenthaltsraum

Wenige Valenzelektronen, viele Schalen = Metallatome

Viele Valenzelektronen, wenige Schalen = Nichtmetallatome

4 8 2 14 Si Silizium

6 8 2 16 S Schwefel

6 2 8 O Sauerstoff

8 2 10 Ne Neon

1 8 2 11 Na Natrium

4 2 6 C Kohlenstoff

2 2 He Helium

7 2 9 F Fluor

7 8 2 17 Cl Chlor

3 8 2 13 Al Aluminium

7(Q) 6(P) 5(O) 4(N) 3(M) 2(L) 1(K)

Anzahl Elektronen auf den Schalen Ordnungs-

zahl

Abkür-

zung

Element

Schale

(Periode)

1 (K)

Symbol

Elektronenzahl

äusserste Schale

3 (M)

2 (L)

4 (N)

5 (O)

6 (P)

Elemente

Helium He 2

Neon Ne 8

Argon Ar 8

Krypton Kr 8

Xenon Xe 8

Randon Rn 8

Edelgasregel

4.1 Chemie: Behandelte Lernziele Lernziele Kap. 4.1.1 Einführung

• Die Vielfältigkeit der Kunststoffe, die der Schreiner verarbeitet, kennen.

• Die drei Gruppen der Kunststoffunterteilung nennen und die Materialien zuweisen.

• Den Zusammenhang mit dem Kapitel 2.3 Klebstoffe herstellen.

Lernziele Kap. 4.1.2 Aufbau der Materie

• Den Begriff Materie definieren.

• Die Grösse eines Atoms im Vergleich mit einem Tennisball, respektive der Erde kennen.

Lernziele Kap. 4.1.3 Atommodell

• Das Atommodell nach Bohr beschreiben.

• Das Atommodell nach Kimball beschreiben.

• Den Begriff Valenzelektronen erklären.

Lernziele Kap. 4.1.4 Periodensystem der Elemente

• Den Aufbau des Periodensystems der Elemente erklären.

• Metall- und Nichtmetallatome auf diesem System erkennen.

Lernziele Kap. 4.1.7 Synthese, Analyse

• Die beiden Begriffe unterscheiden.

Repetition mit dem Lern-APP 4.1.1 – 4.1.4

Was ist das Periodensystem? https://www.youtube.com/watch?v=bbjGzpHTKXs

https://www.youtube.com/watch?v=bbjGzpHTKXs



4.1 Chemie: Zu behandelnde Lernziele

Lernziele Kap. 4.1.5 Bindungen zwischen den Atomen

• Die Edelgasregel mit dem Periodensystem erklären.

• Die drei Bindungsarten anhand ihres Produktes und ihrer Merkmale unterscheiden.

• Die Entstehung einer Atombindung/Molekül beschreiben.

• Die Entstehung einer Ionenbindung/Salze beschreiben.

• Die Entstehung einer Metallbindung/Metalle beschreiben.

Drei Bindungsarten zwischen Atomen

Die Fähigkeit, Bindungen einzugehen, hängt weitgehend von der Besetzung der äussersten Elektronenschale, den

Valenzelektronen ab.

Atome streben danach, die äusserte Elektronenschale den Edelgasen ähnlich aufzufüllen => Edelgasregel!

Atombindungen > Molekül (Nichtmetallatome)

bilden Monomere > Makromoleküle = Kunststoffe

Ionenbindungen > Salze (Nichtmetall- und Metallatome)

Metallbindungen > Metalle (Metallatome)

1. Name des Elements ?

2. Name des roten Teilchens ?

3. Ladung des roten Teilchens ?

4. Name des grünen Teilchens ?

5. Ladung des grünen Teilchens ?

Wasserstoff

Proton

positiv

Elektron

negativ

6. Name des Elements ?

7. Name des weissenTeilchens ?

8. Ladung des weissen Teilchens ?

Sauerstoff

Neutron

neutral

Bindungsart:

Name des Teilchens:

Stoff:

Summenformel: Strukturformel:

Elektronenpaarbindung

Molekül

Wasser

H2O H-O-H

Bitte beantworten Sie die folgenden Fragen mit Hilfe des Periodensystems

01 Ein Atom hat die Ordnungszahl 8.

a) Um welches Element handelt es sich?

b) Wie viele Elektronen befinden sich auf der Valenzschale?

c) Wie gross ist die Wertigkeit dieses Atoms?









04 Wasser besteht aus Sauerstoff- und Wasserstoffatomen.

a) Schreiben Sie die Summenformel von Wasser auf.

b) Zeichen Sie die Strukturformel von Wasser.

05 Kohlendioxid aus Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen.

a) Schreiben Sie die Summenformel von Kohlendioxid auf.

b) Zeichen Sie die Strukturformel von Kohlendioxid.

06 Wie nennt man die Bindung, welche aus Nichtmetallatomen besteht?

07 Zeichnen Sie mit dem Bohrschen Atommodell ein Stickstoffatom und

schreiben Sie die einzelnen Teile im Atom an.

Bitte beantworten Sie die folgenden Fragen mit Hilfe des Periodensystems













Sauerstoff

6 2

Wasserstoff 1

1

Kohlenstoff 4

4

04 Wasser besteht aus Sauerstoff- und Wasserstoffatomen.

a) Schreiben Sie die Summenformel von Wasser auf.

b) Zeichen Sie die Strukturformel von Wasser.

05 Kohlendioxid aus Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen.

a) Schreiben Sie die Summenformel von Kohlendioxid auf.

b) Zeichen Sie die Strukturformel von Kohlendioxid.

06 Wie nennt man die Bindung, welche aus Nichtmetallatomen besteht?



H2O

H-O-H

CO2

O=C=O

Molekül

(nächste Seite)

Proton (positive Ladung)

Neutron (neutral)

Elektronenschale 2

Atomkern

Elektron (negativ)

Element: Stickstoff



4.1 Chemie: Behandelte Lernziele

Lernziele Kap. 4.1.5 Bindungen zwischen den Atomen

• Die Edelgasregel mit dem Periodensystem erklären.

• Die drei Bindungsarten anhand ihres Produktes und ihrer Merkmale unterscheiden.

• Die Entstehung einer Atombindung/Molekül beschreiben.

• Die Entstehung einer Ionenbindung/Salze beschreiben.

• Die Entstehung einer Metallbindung/Metalle beschreiben.

Repetition mit dem Lern-APP 4.1.5

Atom, Ion, Moleküle, was ist der Unterschied? https://www.youtube.com/watch?v=7OfrwkiKfnw

https://www.youtube.com/watch?v=7OfrwkiKfnw



4.1 Chemie: Zu behandelnde Lernziele

Lernziele Kap. 4.1.6 Kunststoffe • Die häufigsten Kunststoffprodukte in einer Schreinerei aufzählen.

• Vor- und Nachteile von Kunststoffen nennen.

• Die Elektronenpaarverbindungen von Nichtmetallatomen im Prinzip erklären.

• Die wichtigsten Elemente/Atome in der Kunststoffchemie aufzählen.

• Einfache Moleküle (Atombindungen) im Modell erklären.

• Die Begriffe Molekül, Monomer und Makromolekül/Polymer erklären.

• Die drei Herstellarten der Makromoleküle aus Monomeren nennen.

• Die drei Verbindungen/Gruppen der Makromoleküle nennen

• Die Eigenschaften von Plastomeren, Elastomeren und Duromeren sowie ihr Verhalten bei Erwärmung und bei Einwirkung des Originallösemittels beschreiben. (K. 2.3.7)

• Die zwei Abbindvorgänge bei flüssigen Kunststoffen beschreiben sowie die Produkte (Plastomere, Elastomere, Duromere) nennen. (K. 2.3.7)

• Weitere Werkstoffe aus Kunststoffen die der Schreiner verarbeitet, aufzählen und die Anwendung nennen.

Fehlendes Elektron zur Vollbe-

setzung der äussersten Schale.

Atome gehen Bindungen ein, weil sie auf ihrer äussersten

Schale acht Elektronen haben möchten (Ausnahme 1. oder

k-Schale mit zwei Elektronen). Die zu dieser Besetzung

nötigen Elektronen ergeben die Bindestellen, die ein

Atom hat. Man nennt diese auch Wertigkeit.

Kunststoffe setzen sich vor allem aus folgenden fünf Elementen zusammen:

Dies sind alles Nichtmetallatome, welche untereinander Atombindungen, also Moleküle bilden.

Teilweise werden solche Moleküle künstlich hergestellt oder aus Erdöl gewonnen.

Ausgangsmoleküle = Monomere Verbindung vieler Monomere = Makromoleküle/Polymere

Doppelbindungen Monomere aufgespalten, weitere Bindungsstellen = Riesenmolekül

Polymerisation:

Viele gleiche Moleküle verbinden sich zu Faden- oder Kettenmolekülen.

Polykondensation:

Zwei oder mehrere gleiche oder versch. Moleküle verbinden sich unter Abspaltung von z. B. Wasser zu Fadenmoleküle- oder bis zu 3-dimensional verknüpfte Makromoleküle.

Polyaddition:

Zwei verschiedene Moleküle verbinden sich durch Atomwanderung zu Fadenmoleküle und 2-oder 3-dimensional verknüpfte Makromoleküle.

Drei Kunststoff-Herstellungsarten

• Herstellung von Kunststoffen https://www.youtube.com/watch?v=xyyAbGpoakM&list=PLlxOW5VSfflNrOnMYd4KxawyBDS2Hnw-y

• Thermoplasten https://www.youtube.com/watch?v=Il6hPdAkdfA&index=2&list=PLlxOW5VSfflNrOnMYd4KxawyBDS2Hnw-y

• Elastoplasten https://www.youtube.com/watch?v=YtdPaDlGrK0&list=PLlxOW5VSfflNrOnMYd4KxawyBDS2Hnw-y&index=3

• Duroplasten

https://www.youtube.com/watch?v=_Q0KDYHMxCU&list=PLlxOW5VSfflNrOnMYd4KxawyBDS2Hnw-y&index=4

• Polymerisation

https://www.youtube.com/watch?v=yB_QThdMSvk&index=5&list=PLlxOW5VSfflNrOnMYd4KxawyBDS2Hnw-y

• Polyaddition

https://www.youtube.com/watch?v=bWh73rCI0O0&index=6&list=PLlxOW5VSfflNrOnMYd4KxawyBDS2Hnw-y

• Polykondensation

https://www.youtube.com/watch?v=28i_5DlbyC4&index=7&list=PLlxOW5VSfflNrOnMYd4KxawyBDS2Hnw-y

https://www.youtube.com/watch?v=xyyAbGpoakM&list=PLlxOW5VSfflNrOnMYd4KxawyBDS2Hnw-y




https://www.youtube.com/watch?v=Il6hPdAkdfA&index=2&list=PLlxOW5VSfflNrOnMYd4KxawyBDS2Hnw-y




https://www.youtube.com/watch?v=YtdPaDlGrK0&list=PLlxOW5VSfflNrOnMYd4KxawyBDS2Hnw-y&index=3




















Plastomere:

Makromoleküle ohne feste gegenseitige Verbindung ineinander verfilzt.

Elastomere:

Makromoleküle sind weitmaschig, durch feste Verbindungen verknüpft.

Duromere:

Makromoleküle sind eng, 3-dimensional verzweigt und gegenseitig verknüpft.

Drei Verbindungen der Makromoleküle untereinander

Plastomere: - Warm verformbar (Schmelzkleber)

- Schweissbar

- Mit Lösemittel lösbar

Elastomere: - Elastisch (elastischer Schleifschwamm)

- Quellbar

- Nicht schweissbar

Duromere: - Bleiben hart bis zur Zersetzungstemperatur

(DD-Lack)

- Grössenänderung durch Temperaturänderung


Plastomere: - PVC Polyvinylchlorid

- PVAC Ployvinylacetat, Dispersionsklebstoffe

- EVA Schmelzklebstoffe

Elastomere: - Silikone

- Kontaktklebstoffe

Duromere: - Kunstharzplatten

- Furnierklebstoffe (Harnstoff-Formaldehyd)

- PU-Montagekleber


Zwei Abbindvorgänge flüssiger Kunststoffe

Zwei Abbindvorgänge flüssiger Kunststoffe Physikalisch abbindend: Es entsteh ein Plastomer.

Chemisch abbindend: Es entsteht ein Elastomer oder

ein Duromer.

4.1 Chemie: Behandelte Lernziele

Lernziele Kap. 4.1.6 Kunststoffe • Die häufigsten Kunststoffprodukte in einer Schreinerei aufzählen.

• Vor- und Nachteile von Kunststoffen nennen.

• Die Elektronenpaarverbindungen von Nichtmetallatomen im Prinzip erklären.

• Die wichtigsten Elemente/Atome in der Kunststoffchemie aufzählen.

• Einfache Moleküle (Atombindungen) im Modell erklären.

• Die Begriffe Molekül, Monomer und Makromolekül/Polymer erklären.

• Die drei Herstellarten der Makromoleküle aus Monomeren nennen.

• Die drei Verbindungen/Gruppen der Makromoleküle nennen

• Die Eigenschaften von Plastomeren, Elastomeren und Duromeren sowie ihr Verhalten bei Erwärmung und bei Einwirkung des Originallösemittels beschreiben. (K. 2.3.7)

• Die zwei Abbindvorgänge bei flüssigen Kunststoffen beschreiben sowie die Produkte (Plastomere, Elastomere, Duromere) nennen. (K. 2.3.7)

• Weitere Werkstoffe aus Kunststoffen die der Schreiner verarbeitet, aufzählen und die Anwendung nennen.

2.3.7 Klebstoffübersicht 4.1 Chemie und Kunststoffgrundlagen







Klebstoffart Plastomer Elastomer Duromer Physikalisch Chemisch

Dispersionsklebstoff

Kontaktklebstoff

Schmelzklebstoff

Montagekleber

Reaktionsklebstoff

Epoxydharzkleber

2.3.7 Klebstoffübersicht 4.1 Chemie und Kunststoffgrundlagen







Klebstoffart Plastomer Elastomer Duromer Physikalisch Chemisch

Dispersionsklebstoff X X

Kontaktklebstoff X X

Schmelzklebstoff X X

Montagekleber X X

Reaktionsklebstoff X X

Epoxydharzkleber X X

Grundsätzliches Verhalten der Klebstoffgruppen: bei Temperatur-

Einwirkung bei Einwirkung des Original-Lösemittels

Plastomere

Elastomere

Duromere

Repetition mit dem Lern-APP 4.1.6 + 2.3.7

Vorbereitung Lernkontrolle 2 auf dem lern-APP und bin-educa

• Chemie und Kunststoffchemie

K. 4.1.2 bis und mit 4.1.7

• K. 2.3.7 Klebstoffübersicht

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