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4.2 Kunststoffe
Ein Polymer ist ein Makromolekül, das aus vielen gleichen Grundbausteinen (Monomereinheiten) aufgebaut ist (griech. poly - viel, meros - Teil) Synthetische organische Polymere bzw. Kunst- stoffe sind Materialien, die
- in ihren wesentlichen Bestandteilen organischer Natur sind (Kohlenstoffverbindungen).
- aus Makromolekülen mit einer molaren Masse > 10.000 g ⋅ mol-1 bestehen und deren Grund- bausteine durch chemische Bindung miteinan- ander verknüpft sind.
- durch Synthese oder Umwandlung von Natur- produkten entstehen.
Anzahl der miteinander verknüpften Monomere
� Polymerisationsgrad
Monomer
Polymern M
MP =
PVC: 1000 - 2500
PE-LD: 1000 - 5000
PE-HD: 1800 - 10000
Cellulose: 2500 - 8000
PMMA: 20000 - 30000
• Einteilung der Kunststoffe
Kunststoffe lassen sich vereinfachend nach
- ihrer elementaren Zusammensetzung,
- ihrem Herstellungsprinzip (Bildungs- reaktion) aus monomeren Bausteinen zu Makromolekülen und/oder
- ihrer chemischen Struktur und den daraus resultierenden Eigenschaften
in unterschiedliche Gruppen einteilen.
PVC (Polyvinylchlorid) ist
� ein chlorhaltiger Kunststoff,
� ein Kettenpolymerisat
und
� ein Thermoplast.
Einteilung von Kunststoffen nach ihrer elementaren Zusammensetzung
Name Kurzzeichen Zusammensetzung Zuordnung T oder D/E
Polyethylen PE C, H T
Polypropylen PP C, H T
Polystyrol PS C, H T
Polyisobutylen PIB C, H T
Polyvinylchlorid PVC C, H, Cl T
Polyvinylacetat PVAc C H, O T
Polymethylmethacrylat PMMA C, H, O T
Polyurethan PUR C, H, N, O T oder D/E
Epoxidharz EP C, H, (N), O D
Phenolformaldehydharz PF C, H, O D
Harnstoffformaldehydharz UF C, H, N D
Melaminformaldehydharz MF C, H, N D
Ungesättigtes Polyesterharz UP C, H, O D
Silicon SI C, H, Si, O T oder D/E
Butylgummi IIR C, H, S E
Polysulfidgummi SR C, H, S E
Polymerisation (Polyreaktion, Polymerbildungsreaktion)
Kettenpolymerisation (Polymerisation)
Kondensationspoly-merisation bzw.
Polykondensation
PUR, linear
Thermo-plaste
Duro-mere
Thermo-plaste
Additionspoly- merisation bzw.
Polyaddition
Duro-mere
Thermoplaste
PE PMMA PP PVC PS PIB
EP
PUR, vernetzt
PET PC
(UP)
PF MF UF
Einteilung von Kunststoffen nach ihrer Bildungsreaktion
Kettenpolymerisation Reaktionsschema n n
Monomer Kettenpolymerisat
- Verknüpfung vieler, ungesättigter Monomerer mit C=C-Bindung zu Poly- meren ohne Abspaltung niedermoleku- larer Stoffe
- Aufspaltung der Doppelbindung
- Reaktion kann nach einem radikali- schen, ionischen oder metallkatalyti- schen Mechanismus (Ziegler-Natta- Verfahren für PE und PP) ablaufen
Kettenpolymerisation Monomerer zu –C–C–Kohlenstoffketten
Thermoplaste durch Kettenpolymerisation - PE, PP, PVC, PIB, PS, PVAc, PMMA
C C
H H
HHn
C C
H H
Hn
CH3
C C
H H
ClHn
Können Sie die richtigen Kurzzeichen zuordnen?
C
H H
OH
C
CH3
C
n
O
C C
H H
Hn
C C
H CH3
Hn
CH3
C C
H CH3
H C
O
CH3
On
Radikalischer Mechanismus der Kettenpolymerisation1)
I−I 2 I⋅ Initiatorzerfall
I⋅ + CH2=CH I−CH2−CH⋅ Kettenstart
R R
I−CH2−CH⋅ + CH2=CH I−CH2−CH−CH2−CH⋅ Kettenwachstum
R R R R
I−CH2−CH−CH2−CH⋅ + I⋅ − I−CH2−CH−CH2−CH−I Kettenabbruch n n R R R R Isotaktisch: alle Substituenten R mit gleicher räumlicher Anordnung
syndiotaktisch: Substituenten R wechselweise oberhalb und unterhalb der Hauptkette angeordnet
ataktisch1): Substituenten R mit unregelmäßiger Anordnung
Polyaddition – 2K-PUR, 2K-EP Reaktionsschema n O=C=N− −N=C=O + n HO− −OH −C−NH− −NH−C−O− −O−
O O n
Polyaddukt
- Verknüpfung von mindestens zwei unterschied- lichen Molekülen, wobei jedes mindestens zwei funktionelle Gruppen besitzt
- Reaktion verläuft ohne Abspaltung kleinerer Moleküle
- Wanderung eines aktiven H-Atoms der einen zur Doppelbindung der anderen Verbindung
- Stufenweise Reaktion jedes einzelnen Verknüp- fungsschrittes
- Reaktion kann nach Abbruch erneut wieder in Gang kommen
Polykondensation - Thermoplaste PA, PET, PC, (UP) Duromere PF, MF, UF Reaktionsschema n HO−C− − −C−OH + n H−O− −OH
O O −C− −C−O− −O−
- n HOH O O n Polykondensat
- Verknüpfung von meist zwei unterschiedlichen Molekülen, wobei jedes mindestens zwei funktionelle Gruppen besitzt
- Abspaltung kleiner, niedermolekularer Stoffe wie H2O, HCl oder NH3
- stufenweise Reaktion jedes einzelnen Verknüp- fungsschrittes
- Reaktion kann nach Abbruch erneut wieder in Gang kommen
Thermoplaste
Duromere Phenolharze PF
Melaminharze MF
Harnstoffharze UF
Alkydharze
(CH2)6 N
H
C
O
(CH2)4 C
O
N
H
n PA
CC
OO
OO CH2
CH2
n PET
O
C
O
C
CH3
CH3n
PC
• Struktur und Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung � Monomere Primärstruktur der Polymere
Gegenseitige Verknüpfung der Atome und Atom- gruppen eines Polymers
- Taktizität der Substituenten - Kopf-Schwanz-Isomerie - Stereoisomerie - Rotationsisomerie - Verzweigungen - Blockbildung - Pfropfung - Polymerisationsgrad (Molekülmasse) - Vernetzung Sekundärstruktur der Polymere
Strukturmerkmale, die über die Reihenfolge der Atome in der Molekülkette (Primärstruktur) hinaus- gehen
- Je nach Kettenaufbau, Kettenlänge und Kettenform werden amorphe oder teilkristalline Thermoplaste gebildet � Einfluss auf Ketten-beweglichkeit
- Duromere und Elastomere bilden Vernetzungs- strukturen
Makromoleküle
Thermoplaste
Elastomere
Duromere
linear verzweigt teilkristallin
weitmaschig vernetzt engmaschig vernetzt
Einteilung von Kunststoffen nach Struktur und Eigenschaften
Thermoplaste
lineare Struktur � Grundbausteine bifunktionell
verzweigte Struktur � einzelne Grundbausteine trifunktionell
- Thermoplaste (thermos: warm, plastikos: form- bar) besitzen lineare (kettenförmige) oder verzweigte Makromoleküle.
- schmelzbar, in der Wärme formbar, löslich
- Zwischen einzelnen Makromolekülen bestehen zwischenmolekulare Bindungskräfte � 1.1.
- Je linearer und isotaktischer die Kettenmoleküle, desto ausgeprägter sind kristalline Bereiche mit zwischenmolekularen Wechselwirkungen1).
1)Kristallinitätsgrad = Massenanteil an kristallinen Bereichen zw. 10 - 80 %
Verknüpfung von Monomeren in Thermoplasten Homopolymere - Polymere aus Monomeren der gleichen Art
Copolymere - Polymere aus mehr als einer Art von Monomeren
alternierende Anordnung
unregelmäßige Anordnung
Blockcopolymere
Propfcopolymere
Polymerblends (Polymermischungen)
Amorphe Thermoplaste
- transparent, PMMA hat eine Lichtdurchlässigkeit von 97%
- können wegen ihres unregelmäßigen Molekülaufbaus nicht kristallisieren
- Beispiele: PE-LD1), PVC, PS2), PMMA2), PAN, PC3), SBS, SAN, ABS 1)
verzweigt 2)
ataktisch 3)
komplexe Molekülstruktur Teilkristalline Thermoplaste
- opak (durchschimmernd, Lichtstreuung), wärmebeständiger, mit höherer Festigkeit und Zähigkeit als amorphe Thermoplaste
- bei Raumtemperatur elastische Eigenschaften möglich (thermoplastische Elastomere, TPE), Verknüpfungspunkte durch intensive Wechselwirkungen zwischen linearen Kettenabschnitten (Homopolymere, Blockcopolymere)
- Bei Temperaturerhöhung gehen die Kunststoffe langsamer in den thermoplastischen Zustand über, da die Teilkristallinität die Bewegung der Moleküle behindert.
- Beispiele: PE-HD, PP, PA, PET, PTFE, PUR
Zwischenmolekulare Bindungskräfte - H-Brücken, Dipol-Dipol-Kräfte, Dispersionskräfte
- Stärke nimmt in der Regel in dieser Reihenfolge ab � Einfluss auf mechani- sche und thermische Eigenschaften
N
H
C
O
O O C
O
H
O
C ON O C
O
N
H
N
H
Wasserstoffbrücken in linearen PUR � TPE-U
Dipol-Dipol-Wechselwirkungen in PVC
δ+
δ-
δ+
δ-
δ-
δ-
δ+ δ+
Kristalline Bereiche mit parallel gelager- ten Molekülketten
C C C C
H H
C
H
H Cl
H
H Cl
H
H
C C C C
H H
C
H
H Cl
H
H Cl
H
H
- Fluidoplaste � thermoplastische Polymere, bei Raumtemperatur noch flüssig
� kurzkettige Makromoleküle, häufig von Methylgruppen umgeben, nur schwache Dispersionskräfte
� Siliconöle, Polyisobutylenpolymerisate
Si O Si O Si
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
C C C C C
H
H
HCH3
CH3
CH3
CH3
H
HH
Si O Si O Si
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
C C C C C
H
H
HCH3
CH3
CH3
CH3
H
HH
Dispersionskräfte durch momentane Elektronenverschiebung im Molekül, nehmen mit der Molekülgröße zu
Silicon (Siliconöl) Polyisobutylen
δ- δ-
δ+ δ+
δ+ δ+
δ- δ-
momentan
induziert
Duromere und Elastomere
Bildung von Netzwerken Härtung von Reaktionsharzen1)
Verknüpfung von Mono-/Poly- meren durch Reaktion mit Härter (EP, PUR, UP, PF, UF, MF) Vulkanisation von Kautschuk
Verknüpfung von thermoplasti- schen Polymeren, häufig mit Doppelbindungen, durch S- oder O-Brücken (IIR, BR, SR)
Duromere (lat. durus - hart)
Elastomere (griech. elastos - dehnbar) - Kunststoffe besitzen ein dreidimensionales Netz- werk, durch Atombindungen fest verknüpft
- Duromere sind engmaschig verknüpft. In Elasto- meren sind einzelne Hauptketten weitmaschig miteinander vernetzt (gummielastisch).
- zersetzlich ohne vorher zu schmelzen, nicht plastisch verformbar, unlöslich in organischen LM
1)reaktive Polymerbindemittel
Bildung von Netzwerken Härtung von EP � Anmischen von Harz und Härter � Verknüpfung durch Polyaddition
+
CH2 CH2H2C O C
CH3
CH3
O CH2 CH2 CH2
O O
H2N CH2 CH2 NH CH2 CH2 NH2
CH2 CH2H2C O C
CH3
CH3
O CH2 CH2 CH2
O OH
NH CH2 CH2 NH CH2 CH2 NH2
Aminhärter häufig mehrfunktionell
Epoxidharz
Anmischen eines 2K-EP-Reparaturmörtels
- Härter zur Epoxidharz-Sand-Mischung geben, keine Teilansätze (Mischungs- verhältnis einhalten!)
- 2 min Rühren, erst langsam, dann schneller (max. 300 U/min)
- Anschließend vollständig Umtopfen, nochmals 1 min durchmischen
- Topfzeit beachten
CH2 C
CH3
CH3
( ) C
CH3
CH CH2CH2(k
)l
m
CH2 C
CH3
CH3
( ) C
CH3
CH CH2CH2(k
)l
m
S S
S
S
SS
S
S
CH2 C
CH3
CH3
( C
CH3
CH CH2CH2
m
CH2 C
CH3
CH3
C
CH3
CH CH2CH2
+
S
S
S
S
S
S
S
S
)k
( )l
( )k
( )l
m
Vulkanisation von Butylkautschuk (IIR)
� Einbau von Schwefel
Butylkautschuk (Thermoplast)
Butylgummi (Elastomer)
Schwefelbrücken
Isobuten Isopren1)
1)Isobuten : Isopren = ≥95 Mol% : ≤5
• Zustandsbereiche von Kunststoffen - Thermoplaste (Hoinkis, Lindner, 2001)
RT
TF
TK TE
TG TZ
TE
thermoelastischer Bereich zähelastischer bis weich- elastischer Zustand zunehmende Beweglichkeit der Molekülketten, noch Verflechtung von Makro- molekülen - oder zunehmende Beweglichkeit der amorphen und später der kristallinen Bereiche
Zersetzungstemperatur- bereich
thermische Zersetzung
Zerreißen der Molekül-ketten infolge sehr star-ker, thermischer Bewe-gung
fester Bereich hartelastisch-spröder Zustand (Glaszustand) ineinander verknäuelte Makromoleküle, große zwischenmolekulare Bindungskräfte - oder amorphe und kristalline Bereiche, große zwischenmolekulare Bindungskräfte TF Fließtemperatur- oder
TK Kristallitschmelztemperaturbereich TZ Zersetzungstemperaturbereich
TE Erweichungs- bzw. TG Glasübergangstemperaturbereich TE Einfriertemperaturbereich Einfriertemperaturbereich
thermoplastischer Bereich teigig-zäher bis ölig- flüssiger Zustand Makromoleküle gegen- einander verschiebbar, zwischenmolekulare Bindungskräfte weit- gehend aufgehoben
Duromere und Elastomere (Hoinkis, Lindner, 2001)
gummielastischer Bereich weichelastischer Zustand wenige chemische Bindungen zwischen den Molekülketten � weitmaschige Verknüpfung, Gummielastizität
fester Bereich hartelastischer Zustand viele chemische Bindungen bzw. wenige chemische Bindungen und viele zwi-schenmolekulare Kräfte � engmaschige Verknüpfung, keine Beweglichkeit
TE
TG TZ
Zersetzungstemperatur- bereich
thermische Zersetzung thermische Abspaltung von Molekülteilen bzw. Zerreißen infolge starker, thermischer Bewegung
• Basispolymer und Formmasse
Zur besseren Verarbeitbarkeit und zur gezielten Beeinflussung der Eigenschaften von Kunststoffen bei Anwendung werden Zusatzstoffe eingesetzt:
Hilfsstoffe (Additive), z. B.:
- Netzmittel - Gleitmittel - Beschleuniger - Weichmacher - Stabilisatoren (UV-, Wärme-, Biostabilisatoren) - Flammschutzmittel - Haftvermittler - Treibmittel - Farbmittel (Pigmente)
- Antistatika Füllstoffe
- anorganische Mineral- und Gesteinsmehle und synthetische Materialien
- organische Füllstoffe Verstärkungsstoffe
- Fasern (Glas, Textil, Kohlenstoff), Gewebe, Matten (� GFK)
Additive in PVC1,2) pulverförmiges Polymerisat � harte, spröde und transparente Formteile (Krebs, Avondet, Leu, 1999) - Netzmittel Emulgatoren (E-PVC), Schutzkolloide (S-PVC), Herstellung � Hilfsmittel bei der Herstellung der Dispersionen, keine Klumpen
- Gleitmittel innere (Fettsäuren) und äußere Gleitmittel (Paraffine), Gefahr des "Ausschwitzens", Verarbeitung
- Stabilisatoren2) Thermostabilisatoren (Sn-, Ba-/Cd-, Ca-/Zn-, Pb-Verb.) � gegen thermischen-oxidativen Abbau (Abspaltung von HCl), Verarbeitung, Anwendung (Verschweißung)
Antioxidantien � Inhibierung der thermischen Autoxidation, Abbruch der Kettenreaktion (Radikalfänger)/Zersetzung von Hydroperoxiden, Verarbeitung, Anwendung
� Lichtschutzmittel Schutz gegen UV-Strahlung, UV-Absorber/Löscher/Radikal- fänger/Hydroperoxidzersetzer, Anwendung
- Weichmacher PVC-U (hart, unplasticised), PVC-P (weich, plastisiced) � Phthalate bzw. Phthalsäureester, Migration/Emission!, Anwendung
- Schlagzäh-Modifier Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit � Zusatz von 2 bis 10 M.-% von speziellen Polyacrylaten (witterungsbeständig) oder chloriertem PE, Anwendung
- Pigmente Einfluss auf Oberflächentemperatur, Lichtreflexion/ -absorption (Lichtschutz durch 2 % TiO2), Anwendung
1)Herstellungsverfahren: E-PVC (Emulsionspolymerisation), S-PVC (Suspensionspolymerisation) , M-PVC (Masse-
PVC, ohne Wasser polymerisiert) 2)
z. T. mehrfach wirksam
δ-
δ+ δ+
δ+
δ-
δ+
δ-
δ+
δ-
δ+
δ-
Weichmachermoleküle zwischen PVC-Ketten
δ-
• Ausgewählte Kunststoffe im Bauwesen - Thermoplaste PE
PE-HD Ziegler-Natta-Verfahren bei niedrigen Drücken (1 - 50 bar, 20 - 150 °C)
gering verzweigte Ketten, Kristallinität 60 - 80 %, hart
bohren ρ = 0,94 - 0,97 g/cm3
schweißen FT = 135 - 145 °C
σm1) = 18 - 25 N/mm2
Behälter
Bautenschutzfolien
Rohre
Dichtungsbahnen2)
C C
H H
HHn
2) Umwelt- und Wasserbau 1)
s. DIN EN ISO 527-1
PE-LD Radikalische Kettenreaktion bei hohen Drücken (1500 - 3500 bar, 100 - 300 °C)
stark verzweigte Ketten, Kristallinität 40 - 50 %, weich
ρ = 0,92 - 0,94 g/cm3,
FT = 105 - 125 °C
σm = 10 - 17 N/mm2
Schrumpffolien (milchig-trüb)
Dichtungsbahnen
Müllsäcke
PP bohren
schweißen
ρ = 0,90 - 0,92 g/cm3,
FT = 160 - 165 °C
σm = 21 - 37 N/mm2
Bodenbeläge, Kunstrasen, Seile
Rohre
Tafeln, Paneele
Behälter
Sanitärarmaturen
C C
H H
Hn
CH3
PIB spachteln
spritzen
kleben
schweißen
quellschweißen ρ = 0,92 g/cm3
FT = 180 - 200 °C (Verformung)
σm = 2 - 6 N/mm2 (elastisch)
ölig bis gummiartig, alterungsbeständig, bitumenverträglich
Nieder Klebstoffe, molekular Fugendichtungsmassen
Hoch- Dichtungsbänder, Dach- und molekular Dichtungsbahnen
C C
H CH3
Hn
CH3
PS bohren
schweißen
kleben
schäumen
ρ = 1,05 g/cm3
FT = 235 - 250 °C
σm = 45 - 55 N/mm2
wenig wärmebeständig, UV-empfindlich
expandiert - EPS (Styropor), extrudiert - XPS (Styrodur)1)
Wärmedämmung, Trittschalldämmung
Profile, Beschläge
C C
H H
Hn
1)für hohe Feuchtebeanspruchung und mech. Belastung (Flachdächer, Böden, Perimeter)
PVC
PVC-U (hart) ρ = 1,4 - 1,6 g/cm3
FT = 170 °C (z.)
σm = 50 - 60 N/mm2
verrottet schwer
bohren Fenster- und Türrahmen
schweißen Rohre und Formstücke
kleben Dachrinnen
biegen (T�) Profile
C C
H H
ClHn
PVC-P (weich) ρ = 1,2 - 1,4 g/
FT = 150 °C (z.)
σm = 10 - 35 N/mm2
weichmacherhaltig (10 - 60 %)
kleben Isolierschläuche1), Drahtisolierung
schweißen Klebe- (Elektroisolationen) und Fugenbänder
schneiden Dach- und Dichtungsbahnen
Bodenbeläge 1)
elektrische Isolierung, Wärmeisolierung
PMMA fräsen
sägen
bohren
schweißen
kleben
biegen (T�)
ρ = 1,18 g/cm3
FT = 120 - 140 °C (Erweichung)
σm = 70 - 80 N/mm2
glasklar, witterungsbeständig
Platten, Scheiben, Profile
Lichtkuppeln (Plexiglas®)
Reaktionsharzbeton
C C
H CH3
H C
O
CH3
On
PA fräsen
sägen
bohren
schweißen
kleben ρ = 1,02 - 1,15 g/cm3
FT = 185 - 255 °C (je nach Typ)
σm = 40 - 70 N/mm2
Folien, Platten, Profile
Seile, Textilien, Bodenbelag
Dübel, Gehäuse, Beschläge
Konstruktions- und Isolationsteile
(CH2)6 N
H
C
O
(CH2)4 C
O
N
H
n
Ausgewählte Duromere und Elastomere im Bauwesen EP
bohren ρ = 1,1 - 1,4 g/cm3
kleben σm = 70 N/mm2
hart, spröde, gut haftend
Härtung Kalthärtung1) - Amine
Heißhärtung - Säureanhydride
Lack- und Gießharze
Klebstoffe, Beschichtungsstoffe
Epoxidharz-Emulsionen zur Herstellung von PCC/SPCC (Betonsanierung)
CH2 CH2H2C O C
CH3
CH3
O CH2 CH2 CH2
O O
1)auf der Baustelle
PUR 2K-Systeme - Di- und Polyole (Desmophen®) als Harzkomp.
1K-Systeme - Di- und Polyisocyanate als Harzkomponente u. U. bohren ρ = 1,21 g/cm3 (linear) / 1,26 g/cm3 (vernetzt)
kleben σm = 70 N/mm2
schweißen je nach Kettenlänge und Funktionalität schäumen Thermoplaste oder Elastomere/Duromere
feuchtigkeitssempfindlich bei Härtung, gute Haftung
Härtung 2K-Systeme - Di- und Polyisocyanate (Desmodur®) 1K-Systeme - Luftfeuchtigkeit (H2O)
Lack- und Gießharze, Klebstoffe 4,4´- MDI (Diisocyanat)
Beschichtungsstoffe
Schaumstoffe
Dichtstoffe
Gummidichtungen, Räder (Vulkollan®)
CH2 NCOOCN
+ H2ON NH2 + CO2
N + H2N NH CO NH
C O
C O
�
�
�
lineare Polyester, 2 - 16 Doppelbindungen je Molekül
bohren ρ = 1,17 - 1,26 g/cm3
sägen ρ = 1,6 - 2,2 g/cm3 (UP-GF) kleben σm = 30 - 70 N/mm2 (- 80 N/mm2 UP-GF)
Lösung des Polyesters in Styrol; nach Aushärtung hart, spröde
Härtung Kettenpolymerisation mit Styrol
Einlage von Rovings, Matten und Geweben:
Dächer, (Fassaden)bekleidungen, Lichtkuppeln
Estriche, Profile, (Verkehrs)schilder, Rohre
Schwimmbecken, Behälter, Öltanks
UP (� GFK)
CH CH COO CH2 CH
CH3
OOC COO CH2 CH
CH3
OOC OOC CH CH COO
GFK-Verarbeitung (� Handlaminieren)
z. B. Teichbau, Flachdachabdichtung, Formteile
- Untergrundvorbereitung (trocken, tragfähig1))
- Grundierung (PUR, EP)
Sperrschicht gegen Feuchtigkeit (Osmose!) und Haftvermittler, Anstrich mit UP
- Abdichtung (Laminat 2 - 4 Lagen, Gelcoat)
Einlegen Glasfasermatte, Tränken mit UP Verarbeitung nass in nass Ausrollen Luftblasen mit Entlüfterrolle
- Oberflächenvorbereitung
Oberfläche anschleifen, Entfernen von Unebenheiten/Glasfasern
- Versiegelung (1 - 2 maliger Auftrag, Topcoat2)) Aushärtung, evtl. Warmluftbehandlung
1)Formen mit Trennmitteln vorbehandeln
2)paraffinhaltig, klebfrei erhärtend
PF
bohren ρ = 1,25 g/cm3
sägen ρ = 1,4 - 1,9 g/cm3 (gefüllt) fräsen σm = 60 - 120 N/mm2 (mit Träger)
hart, spröde, gelb- bis dunkelbraun, lichtempfindlich
Härtung Resole: Kalthärtung mit Säuren Novolake: Härtung bei hohen Temperaturen
Bindemittel in Holzfaser-/Mineralwolleplatten,
Säurekitte, Phenolharzleim für Holzwerkstoffe,
Formteile, elektrische Isolierteile (Pressmassen)
OH
CH2
CH2
CH2
Einsturz Eissporthalle Bad Reichenhall - erbaut 1971 - 1973, Einsturz des Daches am 2.1.2006 - fehlerhafte Dachkonstruktion, mangelhafte statische Berechnung - menschliche Fehlleistungen (Kontrolle, Wartung) - langjähriger Wassereintritt über das Dach, Kondensfeuchtigkeit - hohe Schneelast am Tage des Einsturzes - Verwendung von feuchtigkeitsempfindlichen UF-Kleber (Harnstoff-Formaldehyd- harz-Kleber für nicht außenklimabeständige Holzwerkstoffe) anstelle von Resorcinharzleim (Gruppe PF, hydrolyse- und wetterbeständig) für Verleimung der Träger
IIR
spritzen ρ = 1,4 - 1,9 g/cm3 (gefüllt) spachteln σm = bis 20 N/mm2
kleben höhere Beständigkeit, geringere Gasdurchlässigkeit als PIB
Vulkanisation Vernetzung mit Schwefel (elastisch)
Schläuche, Kabelisolierungen
Dichtungen, Membranen
Fugendichtstoffe1), Dichtungsbahnen
CH2 C
CH3
CH3
( ) C
CH3
CH CH2CH2(k
)l
m
Isobuten
Isopren ≤ 5 %
1)in der Regel nicht vulkanisiert
Butylkautschuk (plastisch)
SI 1K-Systeme - reaktives Polysiloxan (RTV-11))
2K-Systeme - reaktives Polysiloxan (RTV-21)) spritzen
spachteln ρ = 1,0 - 1,2 g/cm3
σm = 5 - 10 N/mm2
je nach Kettenlänge und Funktionalität Öl oder Elastomer/Duromer
Härtung 1K-Systeme - Luftfeuchtigkeit2)
2K-Systeme - Kieselsäureester + Katalysator
Dichtstoffe (Anschlussfugen)
Beschichtungsmassen (Gewebe, Transportbänder)
Abform- und Vergussmassen
elektrische Isolierteile
Kabelummantelungen
O
CH3
Si
CH3n
1)RTV = room temperature vulcanizing, HTV = high temperature vulcanizing
2)saure, basische, neutrale Systeme
Siliconöle Kettenmoleküle 1000 - 150.000 g/mol
- Entschäumer
- Hydraulikflüssigkeit
- Hydrophobierungsmittel
- Schmiermittel
- Trennmittel Siliconkautschuk weitmaschig vernetzt
- Dichtstoffe
- Beschichtungsmassen
Siliconharz engmaschig vernetzt
- Imprägnierungen � s. 4.3
- Beschichtungen
H3C Si O Si O Si O Si
CH3
CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
n
O Si O Si O Si O
CH3
CH3
CH3 CH3
CH3
O
SiOSiO O Si O Si O
CH3
O
CH3
CH3 CH3CH3
Si
O
O O
RTV-1 Siliconkautschuk
Hautbildungszeit � gibt die Zeitspanne bis zur Ausbildung einer klebfreien, elastischen Oberfläche bei 23 °C und 50 % rel. LF an
� Maß für die Verarbeitbarkeit; zwischen 10 und 60 Minuten Vernetzung bei 23 °C und 50 % rel. LF, Schichtdicke 2 cm (W.-P. Ettel, 1998)
Zeit Schichttiefe
1 d 0,2 cm
2 d 0,35 cm
3 d 0,5 cm
4 d 0,65 cm
5 d 0,75 cm
SR
spritzen ρ = 1,5 - 1,65 g/m3 (angemischt)
spachteln σm = bis 8 N/mm2
2K-Systeme mit 28 - 35 M.-% Polymeranteil (Liquid Polymer - LP)
sehr gute Haftung auf mineralischen Baustoffen, Glas und Metallen
Elastomere mit hoher chemischer Beständigkeit gegen Benzin, Öl und Ozon
Härtung Vernetzer-System (MnO2, Perborat)
SH + O HS+ S S + H2O
2K-Dichtstoffe (Fugendichtstoffe in LAU-Anlagen, Isolierglas)
Beschichtungen (Behälterauskleidungen)
HS R S S R SH)(n