Verbundwerkstoffe

Verbundwerkstoffe kennt man auch unter den Bezeichnungen Kompositwerkstoffe oder unter der Kurzform Komposit. Wenn es um Kunststoffbestandteile geht, kommt häufig auch der englische Begriff Compound vor. Es handelt sich dabei um Material, das aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Werkstoffen mit speziellen Eigenschaften besteht. Ein wichtiger Verwendungszweck dieser Compounds sind Verpackungen. Stoffliche Eigenschaften und Geometrie der Komponenten beeinflussen diese Eigenschaften, welche durch Stoff- oder Formschluss oder eine Kombination von beidem entstehen können.

Verbindungstechniken

Als Verbindungstechniken bezeichnet man unterschiedliche Methoden des Zusammenfügens von Einzelteilen und Baugruppen. Dies kann sich auf technische Elementen, Maschinen und ganzen Anlagen, aber auch auf Verbindungen auf molekularer Ebene beziehen. Im Bauwesen spricht man von Befestigungstechnik. Die Vorgänge des Verbindens bezeichnet man als Fügen oder als Montage.

• Gelenke sind bewegliche Verbindungen von Einzelteilen.
• Als Formschluss gelten Verbindungen durch Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern, welche sich ohne oder auch unterbrochene Kraftübertragung nicht lösen. Beispiele dafür sind Reißverschluss, Klettverschluss oder Zahnkupplung.
• Kraftschluss oder Reibschluss sind Verbindungen, die so lange bestehen, bis eine Gegen-Kraft die Haftreibung überschreitet. Diese Wirkung nutzt man für die Selbsthemmung von belasteten Keilen oder Schrauben, aber auch bei verknoteten Seilen.
• Die Bezeichnung Stoffschluss für Verbundwerkstoffe betrifft alle nicht lösbaren Verbindungen durch atomare oder molekulare Kräfte, beispielsweise durch Löten, Schweißen, Kleben und Vulkanisieren.

Arten des Verbundes

Wenn es um die Arten der Verbundwerkstoffe geht, trifft man eine Unterteilung auf Basis der Stoffe und der Zusatzstoffe sowie der Geometrie.

Die stoffliche Einteilung erfolgt in polymere Stoffe oder Kunststoffe, metallische, keramische und organische Werkstoffe. Die Verbundwerkstoffe versuchen, die unterschiedlichen Vorteile der einzelnen Werkstoffelemente zu kombinieren und die Nachteile auszuschließen.

Verwendete Zuschlagstoffe dienen meist zur Verstärkung, wie etwa die Füllstoffe Talkum, Kreide, Keramikpulver, Metallpulver, Ruß oder Glimmer (Mica).

Nach der Geometrie des Verbunds unterscheidet man:

• Teilchenverbundwerkstoffe, auch Partikelverbunde oder Dispersionswerkstoffe
• Faserverbundwerkstoffe (Kurzfaser, Langfaser, Endlosfaser)
• Schichtverbundwerkstoffe oder Laminate
• Durchdringungsverbundwerkstoffe
• Strukturverbundwerkstoffe

Zweck von Verbundstoffen

Verbundwerkstoffe sind meist Mischungen aus mindestens zwei sortenreinen Grundstoffen, welche sich nicht oder nur oberflächlich lösen lassen. Das Ziel dabei ist es, auf diese Weise einen Werkstoff mit besonders günstigen kombinierten Eigenschaften der Bestandteile zu erhalten. Diese Ziele sind beispielsweise

• Veränderung der mechanischen Eigenschaften eines Bindemittels, wie etwa Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Schlagzähigkeit
• Farbeinstellungen durch Pigmente
• Flammenschutz und Stabilisierung von Kunststoffteilen durch Zugabe von Stabilisatoren und Stabilisatorsystemen
• Verbesserung der Witterungsbeständigkeit
• Verbesserung der Verarbeitung durch Zugabe von Hilfsstoffen