Die Menschheit verwendet seit Beginn der Geschichte natürliche Polymermaterialien wie Holz, Leder und Wolle, jedoch auch synthetischePolymerewurde erst nach der Entwicklung der Gummitechnologie im 19. Jahrhundert möglich.Das erste synthetische Polymermaterial, Zelluloid, wurde 1869 von John Wesley Hyatt aus Zellulosenitrat und Kampfer erfunden.Ein großer Durchbruch bei synthetischen Polymeren war die Erfindung von Bakelit durch Leo Hendrik Baekeland im Jahr 1907. Hermann Staudingers Arbeit in den 1920er Jahren zeigte deutlich die makromolekulare Natur langer Ketten sich wiederholender Einheiten.1 Das Wort „Polymer“ kommt aus dem Griechischen und bedeutet „viele“. Teile'.Das rasante Wachstum der Polymerindustrie begann kurz vor dem Zweiten Weltkrieg mit der Entwicklung von Acrylpolymeren, Polystyrol, Nylon, Polyurethanen und der anschließenden Einführung von Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polypropylen und anderen Polymeren in den 1940er und 1950er Jahren.Während im Jahr 1945 nur etwa 1 Million Tonnen produziert wurden, übertraf die Produktionsmenge von Kunststoffen im Jahr 1981 die von Stahl, und der Abstand ist seitdem kontinuierlich größer geworden.
Thermoplaste werden üblicherweise im geschmolzenen Zustand verarbeitet.Geschmolzene Polymere weisen sehr hohe Viskositätswerte auf und zeigen strukturviskoses Verhalten.Mit zunehmender Schergeschwindigkeit nimmt die Viskosität aufgrund der Ausrichtung und Entflechtung der langen Molekülketten ab.Auch die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab.Zusätzlich zum viskosen Verhalten weisen geschmolzene Polymere Elastizität auf.Elastizität ist für eine Reihe ungewöhnlicher rheologischer Phänomene verantwortlich.1,5 – 7 Dazu gehören Spannungsrelaxation und Normalspannungsunterschiede.Die langsame Spannungsentspannung ist für das Einfrieren von Spannungen in spritzgegossenen und extrudierten Produkten verantwortlich.Die Normalspannungsunterschiede sind für einige Strömungsinstabilitäten während der Verarbeitung und auch für das Quellen des Extrudats verantwortlich, also für die deutliche Vergrößerung der Querschnittsfläche, wenn ein geschmolzenes Material aus einer Düse extrudiert wird.
Die wichtigsten Polymerverarbeitungsbetriebe sind Extrusion und Spritzguss.Die Extrusion ist materialintensiv und das Spritzgießen arbeitsintensiv.Beide Prozesse umfassen die folgende Abfolge von Schritten: (a) Erhitzen und Schmelzen des Polymers, (b) Pumpen des Polymers zur Formungseinheit, (c) Formen der Schmelze in die erforderliche Form und Abmessungen und (d) Abkühlen und Verfestigen .Weitere Verarbeitungsmethoden sind Kalandrieren, Blasformen, Thermoformen, Formpressen und Rotationsformen.Es gibt mehr als 30.000 Polymertypen, die mit diesen Methoden verarbeitet werden.Die Eignung eines Materials für einen bestimmten Prozess wird üblicherweise anhand des Schmelzflussindex (MFI, auch Schmelzflussrate oder MFR genannt) entschieden.Hierbei handelt es sich um ein inverses Maß für die Viskosität, das auf einem eher groben Test basiert, bei dem ein Polymer durch eine Düse mit Standardabmessungen unter Einwirkung eines vorgeschriebenen Gewichts extrudiert wird.8 Der MFI ist die Anzahl der Gramm Polymer, die in 10 von der Testvorrichtung gesammelt wurden Mindest.Niedrige MFI-Werte bedeuten eine hohe Viskosität und ein hohes Molekulargewicht, hohe MFI-Werte bedeuten das Gegenteil.Das Folgende ist der übliche MFI-Bereich für einige Prozesse: Extrusion 0,01 – 10, Spritzgießen 1 – 100, Blasformen 0,01 – 1, Rotationsformen 1,5 – 20.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 14. Januar 2018