Bessere Eigenschaften durch Verstärkungsstoffe

Veröffentlicht am 9. Januar 2016 Kommentare deaktiviert für Bessere Eigenschaften durch Verstärkungsstoffe

Um Kunststoffe wie Plexiglas, Polyester oder Polycarbonat herzustellen, ist der Prozess der Polymerisation notwendig. Gleichzeitig werden dem Material verschiedene Additive zugesetzt, die die Eigenschaften des Kunststoffes verbessern. Derartige Additive sind zum Beispiel Weichmacher, Stabilisatoren oder Farbmittel. Ein anderer wichtiger Zusatz sind Verstärkungsstoffe. Sie verbessern die Kunststoffmatrix und sorgen so für eine optimale Biegefestigkeit, Wärmeformbeständigkeit oder Kriechmechanik.
Es existieren verschiedene Gruppen von Verstärkungsstoffen. Die Einteilung erfolgt sowohl nach der chemischen Zusammensetzung als auch nach der physikalischen Gestalt. Einerseits existieren flächige Verstärkungsstoffe wie Gewebe, Gestricke oder Gelege. Diese Stoffe basieren auf faserförmigen Stoffen, die Fasern sind zum Beispiel aus Glas, Aramid, Kohlenstoff, Flachs und Jute. Andererseits gibt es teilchenförmige Verstärkungsstoffe wie Talkum, Graphit oder Glimmer.
Auch das Aspektverhältnis spielt eine wesentliche Rolle. Um Thermoplaste zu verstärken und zu füllen, werden Zusatzstoffe unterschiedlicher Form benutzt. Welche mechanischen Eigenschaften der Verbund hat, wird durch den Formfaktor definiert. Er ergibt sich aus dem Verhältnis der Länge zur Dicke. Kubische oder kugelförmige Teilchen besitzen den Formfaktor 1, Fasern oder andere plättchenförmige anisotrope Füllstoffe dagegen weisen meist Faktoren mit einem Wert über 100 auf. Je höher das Aspektverhältnis ist, desto steifer sind die Ketten in der Regel. Das liegt daran, dass die Polymermatrix eine mechanisch angelegte Spannung aufnimmt und auf den Verstärkungsstoff überträgt. Ist das Aspektverhältnis hoch, kann die durch die Spannung entstandene Energie besonders gut im Stoff abgeführt werden. Werden die Zusatzstoffe außerdem mit Kupplungsreagenzien beschichtet, verbessert das die Verträglichkeit mit der Matrix zusätzlich. Somit steigern sich die mechanischen Eigenschaften noch einmal, die Verarbeitung wird deutlich einfacher.