Inhoudsopgave
inleiding ..................................................................................................................................................... 3
De gouden driehoek .............................................................................................................................................. 3
Indeling constructiematerialen ............................................................................................................................. 3
Evolutie van materialen ........................................................................................................................................ 3
kunststoffen ............................................................................................................................................... 4
Productie ............................................................................................................................................................... 4
Polymerisatiereacties............................................................................................................................................ 4
Thermisch gedrag van de kunststoffen ........................................................................................................ 9
Eigenschappen ...................................................................................................................................................... 9
Amorfe thermoplasten ................................................................................................................................... 10
Semi-kristalijne thermoplasten ...................................................................................................................... 10
Gevulcaniseerd rubber ................................................................................................................................... 11
Thermoplastische rubbers .............................................................................................................................. 12
Thermoharders ............................................................................................................................................... 12
Mechanische eigenschappen van de kunststoffen ...................................................................................... 13
Treksterkte en stijfheid ....................................................................................................................................... 13
Soorten mechanische belasting .......................................................................................................................... 19
Slagvastheid ........................................................................................................................................................ 20
Hardheid ............................................................................................................................................................. 21
Tribologie: wrijving en slijtage............................................................................................................................ 21
eigenschappen kunststoffen afhankelijk van: .................................................................................................... 21
Invloed van tijd en temperatuur op het gedrag van kunststoffen ................................................................ 22
Verlies van stijfheid ............................................................................................................................................. 22
trekrekcurve van pvc bij verschillende treksnelheden en temperaturen ............................................................ 23
Opstellen mastervcurve ...................................................................................................................................... 24
Langdurige statische vervorming: kruip ............................................................................................................. 24
Langdurige statische vervorming: spanningsrelaxatie ....................................................................................... 27
Langdurige dynamische belasting ...................................................................................................................... 27
Optische en overige eigenschappen van de kunststoffen............................................................................ 28
Optische eigenschappen ..................................................................................................................................... 28
Glans ................................................................................................................................................................... 29
Transparantheid ................................................................................................................................................. 29
Light diffusing ..................................................................................................................................................... 30
permeabiliteit ..................................................................................................................................................... 30
diverse eigenschappen van kunststoffen (H7) ............................................................................................ 31
1
, Dia 1-104 van PWP 2 lezen ................................................................................................................................. 31
Composieten ....................................................................................................................................................... 31
Metalen inleiding (H8) .............................................................................................................................. 33
Metaalbinding .................................................................................................................................................... 33
Plastische vervorming bij metalen ...................................................................................................................... 34
Verstevigen van metalen .................................................................................................................................... 35
Ijzer en staal........................................................................................................................................................ 36
Metallurgische aspecten van ijzer ...................................................................................................................... 38
Warmtebehandelingen ....................................................................................................................................... 38
Besluit warmtebehandelingen ............................................................................................................................ 41
Legeringselemententen ...................................................................................................................................... 41
koude vervorming ............................................................................................................................................... 42
indeling staalsoorten .......................................................................................................................................... 42
Soorten staal ....................................................................................................................................................... 44
Eigenschappen staal algemeen .......................................................................................................................... 46
Gietijzer ............................................................................................................................................................... 50
grijs gietijzer (GG) ........................................................................................................................................... 50
Nodulair gietijzer ............................................................................................................................................ 51
Wit gietijzer..................................................................................................................................................... 51
Smeedbaar gietijzer ........................................................................................................................................ 51
Gietstaal .......................................................................................................................................................... 51
Eigenschappen gietijzer .................................................................................................................................. 51
Algemeen besluit gietijzer .............................................................................................................................. 52
Aluminium (H9) ........................................................................................................................................ 53
Anodiseren (EX) ................................................................................................................................................... 55
Galvanische corrosie ........................................................................................................................................... 56
Legeringen .......................................................................................................................................................... 57
magnesium (H10) ..................................................................................................................................... 58
2
, Product en Materialisatie Hoorcollege
Les 1 – 5 oktober
inleiding
De gouden driehoek
70% van de productiekosten wordt bepaald tijdens het ontwerp
80% van de milieu-impact wordt bepaald tijdens het ontwerp
Indeling constructiematerialen
“Composieten” → keramisch en metaal
Evolutie van materialen
Fossiele grondstoffen (aardolie,
steenkool,…) zijn al heel lang de
basis van kunststoffen
3
,kunststoffen
“synthetische macromoleculen die door plastische vormgeving tot producten verwerkt worden”
Kunststoffen = plastics = polymeren
Pingpongbal en cellofaan (plastic waar bloemen inzitten) zijn semi-natuurlijk-semi-synthetisch
Productie
AFB
Evolutie: van de fossiel gebaseerde economie naar de bio-based economie
MAAR wees kritsich:
De productie van plastiek is enorm gestegen maar die van bio-based is slechts 2% daarvan
Polymerisatiereacties
→ vorming van reuzemoleculen
→ moleculaire Massa verdeling
Polyethyleen
TEK 1
Indeling kunststoffen (EXAMENVRAAG)
→ thermoplasten (2 subfamilies)
- Amorf
- Semi-kristallijn
→ thermoharders (2 subfamilies)
- warmhardende
- koudhardende
→ rubbers (2 subfamilies)
- gevulcaniseerde rubbers
- thermoplastische rubbers
4
,Thermoplasten
Zijn bij verwarming vervormbaar (lineaire moleculen)
Amorf: ze liggen kriskras in de ruimte (AFB)
- Polystyreen (PS)
o Transparant
(lage kristallisatie → licht wordt niet hard verstrooid)
o Chemische bestendigheid beperkt
Zou beginnen kleven/oplossen wnr er bv aceton op valt maar is wel
makkelijk om te lijmen
o Vloeitemperatuur
o Lage krimp
Semi-kristallijn: deels geordend en deels niet geordend (AFB)
- Polyethyleen (PE)
o Opaak
(hoge kristalisatie → licht wordt verstrooid)
o Goede chemische bestendigheid, stress-cracking
o Meestal taai
o Smelttemperatuur
o Hogere krimp
Thermoharders
Blijven bij verwarming hard (3D nauwmazig netwerk, AFB)
‘nauwmazig’ : knooppunten van de mazen liggen dicht bij elkaar
Warmhardende:
- FF
- MF
Koudhardende: kunnen bij kamertemperatuur verwekt worden
- UP
- EP
Rubbers
Zijn elastisch (wijdmazig netwerk)
Gevulcaniseerde rubbers (AFB)
- Wijdmazig 3D netwerk???
- Kun je niet recycleren
Thermoplastische rubbers (AFB)
- Bij verwarming kun je ze vervormen
5
, Modificaties
Copolymeren
= verschillende monomeren samen polymeriseren/”’mengen”
Bv. E + VA = EVA
“E” -> ethyleen
“VA” -> venyl-acytaat
Optische en mechanische eigenschappen gaan veranderen
Blend
= verschillende polymeren mengen
Bv. ABS + PC (polycarbonaat)
*Polycarbonaat:
- Heel slagvast: breekt niet
- Duur
*ABS:
- Ook stevig
- Iets minder duur
Bij het maken van een GSM bijvoorbeeld gebruikt men blend om stevig materiaal te hebben maar niet te duur
te worden.
vulstoffen
Bv. Houtmeel
Werd gebruikt als vulling bij duurder materiaal (bakeliet)
bakeliet:
- Uitgevonden door Leo Backeland
- Nieuw materiaal dus duur
- Goedkoper maken door houtmeel (afval) als vulling te gebruiken
- Houtmeel werd hierdoor ook steviger → extra voordeel
Bv. Mika (esthetisch mooier maken)
Versterkingsmateriaal
Later bespreken in hoofdstuk van de composieten
Additieven
Dikwijls via masterbatch
Stel je voor je gaat een rode behuizing maken. je gaat pallets mengen met rode pigmenten (poeder of vloeistof)
MAAR dit is specialistenwerk dus wordt gedaan door bedrijven.
6
inleiding ..................................................................................................................................................... 3
De gouden driehoek .............................................................................................................................................. 3
Indeling constructiematerialen ............................................................................................................................. 3
Evolutie van materialen ........................................................................................................................................ 3
kunststoffen ............................................................................................................................................... 4
Productie ............................................................................................................................................................... 4
Polymerisatiereacties............................................................................................................................................ 4
Thermisch gedrag van de kunststoffen ........................................................................................................ 9
Eigenschappen ...................................................................................................................................................... 9
Amorfe thermoplasten ................................................................................................................................... 10
Semi-kristalijne thermoplasten ...................................................................................................................... 10
Gevulcaniseerd rubber ................................................................................................................................... 11
Thermoplastische rubbers .............................................................................................................................. 12
Thermoharders ............................................................................................................................................... 12
Mechanische eigenschappen van de kunststoffen ...................................................................................... 13
Treksterkte en stijfheid ....................................................................................................................................... 13
Soorten mechanische belasting .......................................................................................................................... 19
Slagvastheid ........................................................................................................................................................ 20
Hardheid ............................................................................................................................................................. 21
Tribologie: wrijving en slijtage............................................................................................................................ 21
eigenschappen kunststoffen afhankelijk van: .................................................................................................... 21
Invloed van tijd en temperatuur op het gedrag van kunststoffen ................................................................ 22
Verlies van stijfheid ............................................................................................................................................. 22
trekrekcurve van pvc bij verschillende treksnelheden en temperaturen ............................................................ 23
Opstellen mastervcurve ...................................................................................................................................... 24
Langdurige statische vervorming: kruip ............................................................................................................. 24
Langdurige statische vervorming: spanningsrelaxatie ....................................................................................... 27
Langdurige dynamische belasting ...................................................................................................................... 27
Optische en overige eigenschappen van de kunststoffen............................................................................ 28
Optische eigenschappen ..................................................................................................................................... 28
Glans ................................................................................................................................................................... 29
Transparantheid ................................................................................................................................................. 29
Light diffusing ..................................................................................................................................................... 30
permeabiliteit ..................................................................................................................................................... 30
diverse eigenschappen van kunststoffen (H7) ............................................................................................ 31
1
, Dia 1-104 van PWP 2 lezen ................................................................................................................................. 31
Composieten ....................................................................................................................................................... 31
Metalen inleiding (H8) .............................................................................................................................. 33
Metaalbinding .................................................................................................................................................... 33
Plastische vervorming bij metalen ...................................................................................................................... 34
Verstevigen van metalen .................................................................................................................................... 35
Ijzer en staal........................................................................................................................................................ 36
Metallurgische aspecten van ijzer ...................................................................................................................... 38
Warmtebehandelingen ....................................................................................................................................... 38
Besluit warmtebehandelingen ............................................................................................................................ 41
Legeringselemententen ...................................................................................................................................... 41
koude vervorming ............................................................................................................................................... 42
indeling staalsoorten .......................................................................................................................................... 42
Soorten staal ....................................................................................................................................................... 44
Eigenschappen staal algemeen .......................................................................................................................... 46
Gietijzer ............................................................................................................................................................... 50
grijs gietijzer (GG) ........................................................................................................................................... 50
Nodulair gietijzer ............................................................................................................................................ 51
Wit gietijzer..................................................................................................................................................... 51
Smeedbaar gietijzer ........................................................................................................................................ 51
Gietstaal .......................................................................................................................................................... 51
Eigenschappen gietijzer .................................................................................................................................. 51
Algemeen besluit gietijzer .............................................................................................................................. 52
Aluminium (H9) ........................................................................................................................................ 53
Anodiseren (EX) ................................................................................................................................................... 55
Galvanische corrosie ........................................................................................................................................... 56
Legeringen .......................................................................................................................................................... 57
magnesium (H10) ..................................................................................................................................... 58
2
, Product en Materialisatie Hoorcollege
Les 1 – 5 oktober
inleiding
De gouden driehoek
70% van de productiekosten wordt bepaald tijdens het ontwerp
80% van de milieu-impact wordt bepaald tijdens het ontwerp
Indeling constructiematerialen
“Composieten” → keramisch en metaal
Evolutie van materialen
Fossiele grondstoffen (aardolie,
steenkool,…) zijn al heel lang de
basis van kunststoffen
3
,kunststoffen
“synthetische macromoleculen die door plastische vormgeving tot producten verwerkt worden”
Kunststoffen = plastics = polymeren
Pingpongbal en cellofaan (plastic waar bloemen inzitten) zijn semi-natuurlijk-semi-synthetisch
Productie
AFB
Evolutie: van de fossiel gebaseerde economie naar de bio-based economie
MAAR wees kritsich:
De productie van plastiek is enorm gestegen maar die van bio-based is slechts 2% daarvan
Polymerisatiereacties
→ vorming van reuzemoleculen
→ moleculaire Massa verdeling
Polyethyleen
TEK 1
Indeling kunststoffen (EXAMENVRAAG)
→ thermoplasten (2 subfamilies)
- Amorf
- Semi-kristallijn
→ thermoharders (2 subfamilies)
- warmhardende
- koudhardende
→ rubbers (2 subfamilies)
- gevulcaniseerde rubbers
- thermoplastische rubbers
4
,Thermoplasten
Zijn bij verwarming vervormbaar (lineaire moleculen)
Amorf: ze liggen kriskras in de ruimte (AFB)
- Polystyreen (PS)
o Transparant
(lage kristallisatie → licht wordt niet hard verstrooid)
o Chemische bestendigheid beperkt
Zou beginnen kleven/oplossen wnr er bv aceton op valt maar is wel
makkelijk om te lijmen
o Vloeitemperatuur
o Lage krimp
Semi-kristallijn: deels geordend en deels niet geordend (AFB)
- Polyethyleen (PE)
o Opaak
(hoge kristalisatie → licht wordt verstrooid)
o Goede chemische bestendigheid, stress-cracking
o Meestal taai
o Smelttemperatuur
o Hogere krimp
Thermoharders
Blijven bij verwarming hard (3D nauwmazig netwerk, AFB)
‘nauwmazig’ : knooppunten van de mazen liggen dicht bij elkaar
Warmhardende:
- FF
- MF
Koudhardende: kunnen bij kamertemperatuur verwekt worden
- UP
- EP
Rubbers
Zijn elastisch (wijdmazig netwerk)
Gevulcaniseerde rubbers (AFB)
- Wijdmazig 3D netwerk???
- Kun je niet recycleren
Thermoplastische rubbers (AFB)
- Bij verwarming kun je ze vervormen
5
, Modificaties
Copolymeren
= verschillende monomeren samen polymeriseren/”’mengen”
Bv. E + VA = EVA
“E” -> ethyleen
“VA” -> venyl-acytaat
Optische en mechanische eigenschappen gaan veranderen
Blend
= verschillende polymeren mengen
Bv. ABS + PC (polycarbonaat)
*Polycarbonaat:
- Heel slagvast: breekt niet
- Duur
*ABS:
- Ook stevig
- Iets minder duur
Bij het maken van een GSM bijvoorbeeld gebruikt men blend om stevig materiaal te hebben maar niet te duur
te worden.
vulstoffen
Bv. Houtmeel
Werd gebruikt als vulling bij duurder materiaal (bakeliet)
bakeliet:
- Uitgevonden door Leo Backeland
- Nieuw materiaal dus duur
- Goedkoper maken door houtmeel (afval) als vulling te gebruiken
- Houtmeel werd hierdoor ook steviger → extra voordeel
Bv. Mika (esthetisch mooier maken)
Versterkingsmateriaal
Later bespreken in hoofdstuk van de composieten
Additieven
Dikwijls via masterbatch
Stel je voor je gaat een rode behuizing maken. je gaat pallets mengen met rode pigmenten (poeder of vloeistof)
MAAR dit is specialistenwerk dus wordt gedaan door bedrijven.
6
