Spezielle Kunststoffe (Hochleistungs- oder Hightech-Kunststoffe)

Hinweis: Einige der Kunststoffbezeichnungen sind ®-geschützte Namen. Dass nicht extra darauf hingewiesen wird, berechtigt nicht dazu, den Namen verwenden zu dürfen.

Einige Kunststoffe sind qualitativ besonders hochwertig. Einige von ihnen können im Fahrzeugbau im großen Umfang Metalle ersetzen.

Carbonfaser (Kohlenstoff- oder Graphitfaser)
Diese Fasern zeichnen sich durch hohe Temperatur- sowie Korrosionsbeständigkeit und hohe Zugfestigkeit aus. Zur Herstellung verkohlt man unter Luftabschluss langfaserige Polymere wie Cellulose oder Polyacrylate. Eine andere Herstellung beruht auf Erhitzen und Sublimieren von Kohlenstoff.
In beiden Fällen bildet sich eine Graphitstruktur aus, die ihre mechanischen Qualitäten allerdings erst in Verbundstoffen (siehe unten) wie z. B. mit Epoxidharzen zeigt.

Epoxidharze
Diese sind als Einbrennlacke, Gießharze oder Klebstoffe wie Araldit bekannt. Man gewinnt sie durch Reaktion von Epichlorhydrin mit Alkoholen oder Phenolen:

Aufgrund der neu gebildeten OH-Gruppe gibt es auch Quervernetzungen zwischen den Molekülketten.

Polycarbonate
Polycarbonate sind Polyester der Kohlensäure. Man gewinnt sie durch Reaktion zwischen Phosgen und Bisphenol A.

Aus Polycarbonaten werden Schutzhelme, mechanisch hochbeanspruchbare Bauteile, Essbestecke und Trinkbecher hergestellt.

Aramid (Kevlar)
Kevlar ist ein Polyamid: Poly-1,4-phenylen-terephthalamid. Es wird aus Terephthalsäuredichlorid und Phenylendiamin hergestellt:

Die Stabilität von Kevlar ist höher als die von Nylon und entspricht in der Zugfestigkeit der von Stahldrähten, so dass man es z. B. bei der Herstellung von schusssicheren Westen oder bei der Herstellung von Helmen (Bundeswehrhelme) gebraucht. Auch in den modernen Stahlgürtelreifen sind Kevlar und ähnliche Kunststoffe enthalten.

Silicone
Diese sind polymere halborganische Siliciumverbindungen. Grundsätzlich neigt auch Kieselsäure zur Bildung von Polymeren. (Ein extremes Beispiel für die Haltbarkeit ist der Quarz bzw. Bergkristall.) Deren Aufbau ist jedoch nur schwer zu steuern. Deshalb geht man von siliciumorganischen Verbindungen, den Silanen (genau: den Dialkyldichlorsilanen) aus, bei denen einzelne OH-Gruppen durch Kohlenstoffreste substituiert sind.

Auf dieser Basis lassen sich gezielt anorganische Kunst- und Werkstoffe wie Öle, Harze und Kautschuk sowie Filme gewinnen. Die Werkstoffe sind von hoher thermischer Stabilität, sind wasserabweisend und je nach Polymerisationsgrad von flüssig über gummielastisch bis hart. Man stellt aus ihnen thermisch und mechanisch hoch beanspruchbare Flüssigkeiten für Bremsen und andere hydraulische Anlagen, Schlauchmaterial, Dichtungsmaterial oder Textilbeschichtungsfilme her.

Verbundstoffe
Darunter versteht man Mischmaterialien, die aus oftmals stofflich völlig unterschiedlichen Verbindungen zusammengesetzt sind und die erst durch ihre Kombination extreme mechanische oder thermische Eigenschaften bekommen.


Diese Erfindung ist für die Natur nicht neu. Beispiele für biologische Verbundwerkstoffe sind z. B. Knochenmasse oder Holz. Deren hervorragende mechanische Eigenschaften resultieren besonders daraus bzw. werden verstärkt, weil die sie aufbauenden Fasern aus Protein bzw. Cellulose während des Wachstums sich entsprechend der Beanspruchung ausrichten.
Verbundstoffe spielen in der Technik eine wichtige Rolle. So verklebt man in Formen quer zueinander verlegte Glas- oder Kohlefasern mit Epoxidharzen. Solche Werkstoffe setzt man im Fahrzeugbau (Karosserien, Schiffe, Flugzeuge) ein (z. B. bei hochbelasteten Teilen wie beim Segelschiffrumpf oder im Falle des Airbus beim Seitenleitwerk).


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Letzte Überarbeitung: 06. April 2012, Dagmar Wiechoczek