Kunststoffe sind, wie der Name bereits aussagt, künstlich hergestellte Stoffe, gewöhnlich in fester Form. Kunststoffe können in verschiedenen Varianten erschaffen worden sein, „gemeinsam ist allen Kunststoffen, dass sie im wesentlichen aus organischen Stoffen bestehen, die makromolekular aufgebaut sind. Bestandteile anderer Art können ihnen beigemischt sein“ (Bargel, Hans-Jürgen (1980), Werkstoffkunde, 8. Auflage, Berlin, Seite 335).
Eigenschaften von Kunstoffen als Konstruktionswerkstoffe
Die Oberflächenbeschaffenheit von Kunststoffen ist sehr gut in Hinsicht auf Glätte und Be-ständigkeit. Kunststoffe können grundsätzlich durch Korrosion beschädigt werden. Alle Kunststoffe haben eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit, sind elektrische Nicht-Leiter und haben zudem eine geringe Dichte.
„Sie (die Dichte) ist bedingt durch die geringe Masse der Atome, die ihre Molekühle bilden. Für die verschiedenen Kunststoffsorten bestehen – anders als bei den Metallen – nur geringe Unterschiede in der Dichte“ (Bargel, Hans-Jürgen (1980), Werkstoffkunde, 8. Auflage, Berlin, Seite 340).
Die Festigkeit und Formsteifigkeit von Kunststoffen ist im Vergleich zu der von Metallen ge-ring. Ein Vorteil von Kunststoffen als Konstruktionswerkstoff ist die Möglichkeit zur Herstel-lung von transparenten Kunststoffen.
Die Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Strahlung (z.B. UV-Licht) und Wärme fallen bei Kunstoffen unterschiedlich aus. Auch die Beständigkeit gegenüber mechanischen Einwir-kungen und Erwärmung ist unterschiedlich.
Kunststoffe lassen sich an Hand einiger Eigenschaften in drei Gruppen einteilen, die Thermoplaste, Elastomere und Duroplaste.
Thermoplaste sind Kunststoffe, welche sich mit Hilfe von Erwärmung in einen formbaren bis plastisch formbaren (plastische Verformbarkeit: Verformung bleibt nach Krafteinwirkung erhalten) Stoff bringen, sich demnach energie-elastisch (stahlelastisch) verhalten. Thermoplaste sind als Konstruktionswerkstoff die häufigst verwendeten Kunststoffe. Ab einer bestimmten Erwärmung erweichen Thermoplaste und schmelzen. Die Verformung ist daher auch nach Aushärtung wieder reversibel (umkehrbar).
Elastomere sind entropieelastische (gummielastische) Kunststoffe, welche also verformbar sind, jedoch in die Ursprungsform zurückkehren. Elastomere sind nicht schmelzbar, sondern zersetzen sich ab einer bestimmten Temperatur. Allerdings gibt es speziell die thermoplastischen Elastomere, die sich durch Temperaturerhöhung erweichen und schmelzen lassen. Elastomere basieren auf dem Rohstoff Kautschuk.
Duroplaste sind weitere, energieelastische Kunststoffe. Die Verformung dieser Kunststoffe wird durch Erhitzung oder Hervorrufung von chemischen Reaktionen erreicht. Duroplaste sind jedoch nicht schmelzbar und die Verformung nach Aushärtung ist irreversibel (nicht umkehrbar).
Einsatz von Kunststoffen als Konstruktionswerkstoff
Thermoplaste ist der häufigst verwendete Konstruktionswerkstoff unter den Kunststoffen. Da Kunststoffe eine geringe Dichte haben, sind sie für Leichtbauprojekte interessant. Kunststoffe finden daher viel Anwendung im Automobilbau.
Elastomere finden ihre Anwendung als Dichtung in Gelenken und als Federn.
Duroplaste kommen dort zum Einsatz, wo gegenüber Umwelteinflüssen sehr widerstandsfä-hige Kunststoffe gefragt sind. Der Rumpf eine Kunststoffbootes besteht z.B. aus Duroplaste.