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KUNSTSTOFF

Beschreibung:

Polypropylen (Kurzzeichen PP, gelegentlich auch Polypropen genannt) ist ein teilkristalliner Thermoplast und gehört zu der Gruppe der Polyolefine. Polypropylen wird durch Polymerisation des Monomers Propen mit Hilfe von Katalysatoren gewonnen. PP wird durch die Formel (8CH28CH(CH3)8)n beschrieben, wobei die Anzahl der zur Kette verknüpften Einzelmoleküle, den Polymerisationsgrad, beschreibt. Polypropylen weist gegenüber dem chemisch ähnlichen Polyethylen eine interessante Besonderheit auf. Es kann in verschiedenen, räumlich unterschiedlichen Formen vorliegen. Die Methyl-Seitengruppe kann isotaktisch, syndiotaktisch oder ataktisch eingebaut sein. Diese Anordnung hat Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften. Da im Gegensatz zu vielen anderen Kunststoffen die Molekülstruktur, die mittlere molare Masse, deren Verteilung, Copolymere sowie weitere Parameter stark variieren und somit auch die Eigenschaften beeinflusst werden können, existiert eine Vielzahl von PP-Sorten.

Eigenschaften:

Polypropylen ist grundwasserneutral, verbrennt ohne Rückstände und ist unter normalen Umweltbedingungen langlebig. Wegen seiner Beständigkeit lässt es sich problemlos stofflich wieder verwerten (recyclen), wenn es sortenrein vorliegt. Hierzu wird es zunächst zerkleinert, eingeschmolzen und dann zu Granulat verarbeitet. Die chemische Beständigkeit von Polypropylen ist temperaturabhängig. PP hat eine höhere Steifigkeit, Härte und Festigkeit als Polyethylen. Die obere Gebrauchstemperatur liegt bei 100-110 °C. PP ist gut beständig gegenüber Säuren und Laugen, sowie Alkoholen und Ketone. PP ist geruchslos und hautverträglich, für Anwendungen im Lebensmittelbereich und der Pharmazie ist es geeignet und physiologisch unbedenklich. PP kann mit mineralischen Füllstoffen wie z.B. Talkum, Kreide oder Glasfasern gefüllt werden. Dadurch wird das Spektrum der mechanischen Eigenschaften (Steifigkeit, Gebrauchstemperaturen, etc.) deutlich erweitert.

Verwendung:

Von großer industrieller Bedeutung ist das isotaktische Polypropylen. Durch seine regelmäßige Struktur weist es einen hohen Grad an Ordnung auf, man spricht von hoher Kristallinität. Die mikroskopische Kristallinität bedingt für Objekte aus PP eine hohe Härte, Steifheit und Temperaturbeständigkeit. Isotaktisches PP kann im Gegensatz zu Polyethylen kurzzeitig auf bis zu 150 °C erhitzt werden, ohne sich zu verformen. Die meisten Verwendungen für PP liegen daher in mechanisch und thermisch stark beanspruchten, langlebigen Teilen. Die besonderen Eigenschaften von PP erlauben einen sehr breiten Einsatz dieses Kunststoffs (wie Maschinen- und Fahrzeugbau, Bauwesen und Elektrotechnik, sowie Lebensmittelindustrie u.v.m.). PP wird beispielsweise oft in Autos, Geräten, Leitungen oder Seilen eingesetzt. PP eignet sich zum Spritzgießen, Extrudieren, Blasformen, Schweißen und Tiefziehen, etc. Wegen der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten ist PP heute ein weit verbreiteter Kunststoff.

EDELSTAHL

Beschreibung:

Fälschlicherweise wird der Begriff Edelstahl für alle nichtrostenden Stähle sehr häufig verwendet. Edelstahl ist jedoch die Bezeichnung für einen Stahl mit besonders hoher Reinheit. Er muss nicht zwangsläufig hochlegiert und rostfrei sein. Rostfreier Stahl, auch bekannt als Nichtrostender Stahl, ist ein allgemeinsprachlicher Ausdruck für rost- und säurebeständigen Stahl. Synonyme für rostfreien Stahl sind Edelstahl rostfrei, Inox, sowie Markennamen wie Chromargan, V2A (Versuchsschmelze 2 Austenit, entstand für Legierung X5CrNi18-8) oder V4A (wie V2A, jedoch zusätzlich mit 2 % Mo legiert). Rostfreier Stahl zeichnet sich durch einen Anteil von mindestens 11-13 % Chrom aus, der im austenitischen oder ferritischen Mischkristall gelöst sein muss. Der Effekt beruht darauf, dass sich durch diesen hohen Chromanteil eine schützende und dichte Passivschicht aus Chromoxid an der Werkstoffoberfläche ausbildet. Da Chrom als Legierungselement allgemein günstiger ist als Nickel wird ein höherer Chromanteil bei kleinerem Nickelanteil (gleiche Korrosionsbeständigkeit vorausgesetzt) bevorzugt. Weitere Legierungsbestandteile wie Nickel, Mangan, Molybdän und Niob führen zu einer noch besseren Korrosionsbeständigkeit oder günstigeren mechanischen Eigenschaften. Nicht mehr zu Stählen gezählt werden Ni-Cr-Legierungen, die weniger als 50 % Eisen enthalten und noch bessere Eigenschaften bezüglich Korrosions- und Warmfestigkeit haben.

Vergleich von Stählen

Eigenschaften:

Der häufigste Legierungstyp eines nichtrostenden Stahls, ist die Legierung X5CrNi18-10 (Aufschrift 18/10). Hierbei handelt es sich um einen relativ weichen, nickelhaltigen, nicht magnetischen Austenit-Stahl. Für Werkzeuge und Messer werden jedoch härtbare martensitisch-ferritische Stähle verwendet, die neben Chrom oft auch Vanadium und Molybdän enthalten und magnetisch sind. Im Offshore-Bereich finden auch ferritisch-austenitische Duplex-Stähle Anwendung. Anstelle von Nickel kann für austenitische Stähle auch das billigere Mangan als Legierungselement verwendet werden, aber die allgemeine Qualität dieser Stähle ist niedriger. Die Beständigkeit gegenüber Korrosion sinkt mit steigendem Kohlenstoffgehalt, da Chrom eine hohe Kohlenstoffaffinität besitzt und sich hartes, sprödes Chromkarbid vorwiegend an den Korngrenzen bildet, zu Lasten von schützendem Chromoxid. Außerdem neigen dann die Stähle zur interkristallinen Korrosion. Um diesem Effekt entgegenzuwirken und damit auch die Schweißbarkeit zu verbessern, wird der Kohlenstoffgehalt niedrig gehalten und die entsprechenden Stahlsorten noch durch Zugabe von Niob oder Titan (die eine höhere Affinität zum Kohlenstoff als Chrom haben), stabilisiert.
Die Fähigkeit eines Stahls oder einer Nickelbasislegierung sich gegen gewisse Formen der Korrosion zu schützen, hängt von unterschiedlichen Gehalten von Legierungselementen ab. Diese Legierungselemente führen zu einer Passivierung des Metalls und so zu einem Schutz. Ist die Passivschicht nicht ausreichend, so wird das Metall angegriffen und korrodiert. Um eine Passivschicht aufzubauen, benötigt ein rostfreier Stahl einen Chromgehalt von mindestens 12 %. Hierbei muss der Chromgehalt in der Regel umso höher sein, je mehr an Oxidationsmitteln vorhanden sind. Nach dem Chrom ist Molybdän das wichtigste Legierungselement. Molybdän erhöht die Beständigkeit gegen flächig abtragenden Korrosionsangriff in reduzierenden Medien und ist damit für die Säurebeständigkeit von wesentlicher Bedeutung. Eine ähnliche Bedeutung hat der Stickstoff für den Werkstoff. Zum Abschätzen der Korrosionsbeständigkeit eines rostfreien Stahls kann die Wirksumme auch PRE-Wert (Pitting Resistance Equivalent) dienen. Die Wirksumme berechnet sich: WS = %Cr + 3,3 * %Mo + 30 * %N. Je höher diese ist, desto beständiger ist die Legierung gegen Lochfraß oder Spaltkorrosion. Legierungen mit einer Wirksumme über 33 gelten als seewasserbeständig.

Chemische Zusammensetzung (%)

Verwendung:

Wegen der guten Umformbarkeit von Blechen aus rostfreiem Stahl finden Teile aus diesem Material eine immer größere Verbreitung in der Industrie, im Haushalt oder auch in medizinischen Geräten. Obwohl sich die meisten rostfreien Stähle nur sehr schlecht zerspanen lassen, bietet ihr Einsatz überwiegend Vorteile. Hier sind beispielsweise neben hygienischen Aspekten auch die Langlebigkeit der produzierten Teile und Vorteile im Umweltschutz zu nennen. Nachteil ist jedoch die zumeist geringe Zugfestigkeit und oft fehlende Härtbarkeit gegenüber anderen Stählen. Bemerkenswert auch die im Vergleich zu Kupfer und seinen Legierungen geringere antibakterielle Wirkung. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit und dünne Wandungen (zum Beispiel Rohre mit weniger als 0,3 mm Wandstärke) ermöglichen eine gute Isolation zwischen Kryoflüssigkeit und Raumtemperatur. Weitere Vorteile sind UHV-Dichtheit von Schweiß-Verbindungen und geringer Ferromagnetismus.
Rostfreier Stahl kann unter gewissen Rahmenbedingungen, z. B. in der chlorgashaltigen Luft in Hallenbädern, durchaus erhebliche Korrosionserscheinungen zeigen (Spannungsrisskorrosion). Hier ist die richtige Werkstoffwahl (Zusammensetzung der Legierung) von entscheidender Bedeutung. Meist erreicht man die Beständigkeit in chloridhaltigen Medien durch Zulegieren von mindestens 2 % Molybdän. Edelstahl wie X5CrNi18-8 ist bei bestimmten Säuren, etwa Salzsäure (34 %), nicht beständig und das Metall löst sich mit der Zeit völlig auf. In der europäischen Norm DIN EN 10088, Teil 1-3 sind die technischen Lieferbedingungen für nichtrostende Stähle allgemein geregelt.

Diese Angaben dienen als Orientierungshilfe und sind entsprechend den spezifisch erforderlichen Einsatzbedingungen zu überprüfen.
Alle Angaben sind unverbindlich und freibleibend, Änderungen, Irrtümer oder Fehler etc. sind ausdrücklich vorbehalten.