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- Herausgeber: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
- Kategorie: Fachliteratur
- Sprache: Deutsch
In der Kunststofftechnik gewinnt der Silikonkautschuk immer mehr an Bedeutung, da er aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften für eine Vielzahl an Anwendungen geeignet ist. In der Medizintechnik wird Silikonkautschuk unter anderem wegen seiner guten Verarbeitbarkeit und physiologischen Unbedenklichkeit anderen Kunststoffen vorgezogen; Im Bereich Automotive prädestiniert der breite Gebrauchstemperaturbereich von -50°C bis +200°C die Silikonkautschuke für Anwendungen im motornahen Bereich. Die hervorragenden Dämpfungs- und Haptikeigenschaften machen Silikonkautschuk für den Wachstumsmarkt der Consumer-Elektronikbranche interessant. Ziel ist es im Rahmen des Buches den Lesern einen fundierten Einblick in die Verarbeitung von Silikonkautschuk zu geben: Neben der heutigen Prüftechnik zur umfassenden Charakterisierung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften, werden den Lesern diverse Möglichkeiten der Verarbeitung von Fest- und Flüssigsilikonkautschuk vorgestellt. Durch aktuelle Anwendungsbeispiele aus Industrie und Forschung werden die Zukunftspotenziale von Silikonkautschuk, auch in Verbindung mit anderen Werkstoffen, aufgezeigt.
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Seitenzahl: 149
Veröffentlichungsjahr: 2025
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Ralf-Urs GiesenHans-Peter Heim
Verarbeitung von Fest- und Flüssigsilikonkautschuken
Print-ISBN: 978-3-446-45817-8 E-Book-ISBN: 978-3-446-46548-0 E-Pub-ISBN: 978-3-446-48387-3
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© 2025 Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, Münchenwww.hanser-fachbuch.deLektorat: Dr. Mark SmithHerstellung: Der Buchmacher, Arthur Lenner, WindachCoverkonzept: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, MünchenCovergestaltung: Max KostopoulosTitelmotiv: © IfWSatz: Eberl & Koesel Studio, Kempten
Inhalt
Titelei
Impressum
Inhalt
Vorwort
Die Autor:innen
Die Herausgeber
Die Mitverfasser:innen
1 Einleitung
Ralf-Urs Giesen
1.1 Einführung in (Silikon-)elastomere
1.2 Marktsituation
1.3 Anwendungsgebiete
1.4 Hersteller
1.5 Verarbeiter und Werkzeugbauer
2 Herstellung und Aufbau von Silikonkautschuken
Svenja Marl
2.1 Synthese
2.2 Chemischer Aufbau
2.3 Polysiloxane
2.4 Kieselsäuren
2.4.1 Aufbau, Struktur und Eigenschaften
2.4.2 Herstellungsverfahren
2.4.2.1 Nasschemisch (Fällungskieselsäure)
2.4.2.2 Flammenhydrolyse (pyrogene Kieselsäure)
2.4.3 Einsatzgebiete von Kieselsäuren
2.5 Weitere Füllstoffe
2.6 Additive
2.6.1 Inhibitor
2.6.2 Katalysator
2.6.3 Stabilisatoren
2.6.4 Weitere Additive
2.7 Vernetzungsmechanismen
2.7.1 Peroxidbasierte radikalische Vernetzung
2.7.2 Platinkatalysierte Additionsvernetzung
2.7.3 Kondensationsvernetzung
3 Einteilung von Silikonkautschuken
Ralf-Urs Giesen
3.1 RTV (Raumtemperaturvernetzende)
3.2 HTV (Hochtemperaturvernetzende)
3.3 Einkomponentige
3.4 Zweikomponentige
3.5 Flüssigsilikonkautschuk (LSR)
3.6 Festsilikonkautschuk (HCR)
3.7 Haftende
3.8 Ölausschwitzende
3.9 Low Volatile (wenig flüchtende Bestandteile)
3.10 Low Temperature Cure (LTC)
4 Eigenschaften
Ralf-Urs Giesen
4.1 Rheologische Eigenschaften
4.1.1 Grundlagen
4.1.2 Einfluss auf den Verarbeitungsprozess
4.2 Vernetzungscharakteristik
4.2.1 Raumtemperaturvernetzende Silikone (RTV)
4.2.1.1 Kondensationsvernetzende RTV
4.2.1.2 Additionsvernetzende RTV
4.2.2 Heißtemperaturvernetzende Silikone (HTV)
4.2.2.1 Flüssigsilikonkautschuke (LSR)
4.2.2.2 Festsilikonkautschuke (HCR)
4.3 Verformungsverhalten
4.3.1 Zugbeanspruchung
4.3.2 Druckverformungsrest
4.3.3 Schwindung und Verzug
4.4 Thermische Eigenschaften
4.4.1 Temperaturbereich von – 50 °C bis 200 °C
4.4.2 Temperaturbereich über 200 °C
4.5 Mechanische Eigenschaften
4.5.1 Härte
4.5.2 Weiterreißwiderstand
4.5.3 Zug und Druck
4.5.4 Haftung
4.5.5 Rückprallelastizität
4.6 Optische Eigenschaften
4.7 Alterung
4.7.1 Temperaturbeständigkeit
4.7.2 Medienbeständigkeit
4.7.3 Lichtbeständigkeit
5 Compoundierung
Ralf-Urs Giesen
5.1 Gießtypen (RTV)
5.2 Festsilikonkautschuk (HCR)
6 Verarbeitung
Ralf-Urs Giesen
6.1 Gießen
6.1.1 Dosiertechnik
6.1.2 Werkzeugtechnik
6.1.3 Anlagentechnik
6.2 Pressen
6.2.1 Maschinentechnik
6.2.2 Werkzeugtechnik
6.2.3 Prozess
6.3 Transfer-Molding
6.3.1 Maschinentechnik
6.3.2 Werkzeugtechnik
6.3.3 Prozess
6.4 Extrusion
6.4.1 Maschinentechnik
6.4.2 Werkzeugtechnik
6.4.3 Dosiertechnik
6.4.4 Prozess
6.5 Spritzgießen
6.5.1 Maschinentechnik
6.5.2 Werkzeugtechnik
6.5.3 Dosiertechnik
6.5.4 Besonderheiten für den Spritzgießprozess
6.5.5 Simulation
6.5.6 Mehrkomponententechnik
6.5.6.1 Maschinentechnik
6.5.6.2 Werkzeugtechnik
6.5.6.3 Vorbehandlung Thermoplast
6.5.6.4 Prozesstechnik
6.6 Beschichten
6.6.1 Maschinentechnik
6.6.2 Prozess
6.7 Kleben
6.8 Tempern
6.8.1 Einleitung
6.8.2 Prozesstechnik
6.8.3 Temperprozess
6.8.4 Physikalische Eigenschaften
6.9 Beschriften
7 Prüfen von Silikonelastomeren
Ralf-Urs Giesen
7.1 Probekörperherstellung
7.2 Härte
7.3 Zugeigenschaften
7.4 Druckverformungsrest
7.5 Mullins-Effekt
7.6 Rückprallelastizität
7.7 Weiterreißfestigkeit
7.8 Dynamische Prüfungen
7.9 Optische Prüfmethoden
7.9.1 Mikroskopie
7.9.2 Spektroskopie
7.9.3 Computertomographie
8 Anwendungsbeispiele
Ralf-Urs Giesen, Kevin Klier
8.1 Medizin
8.2 Automotive
8.3 Elektrik
8.4 Consumerelektronik
8.5 Sanitär und Haushalt
8.6 Babycare
8.7 Sport- und Freizeitbereich
Die Herstellung von Bauteilen aus Kunststoffen ist seit dem Beginn des letzten Jahrhunderts stark industrialisiert worden. In den Anfängen wurde Naturkautschuk zu Gummi vulkanisiert und so bildeten die Elastomere den Start für den bis heute anhaltenden Siegeszug dieser Materialklasse. Duro- und Thermoplaste ergänzten immer mehr die Nachfrage nach leichten, einfach zu fertigenden komplexen Bauteilen. Die Silikonelastomere sind mitunter die jüngsten, auf dem Markt befindlichen Polymere und genießen ein Nischendasein mit stetigem Wachstum. Silikonelastomere haben sehr gute Materialeigenschaften und lassen sich relativ leicht mit modifizierter Anlagentechnik verarbeiten.
Dieses Buch soll den Leser:innen einen einfachen Einstieg in die Verarbeitung von Silikonkautschuken geben, um Produkte aus Silikonelastomeren herzustellen. Hierfür werden am Anfang aus ingenieurtechnischer Sicht der Markt und die Herstellung von Silikonkautschuken erklärt. In weiteren Kapiteln wird auf die typischen Verarbeitungsverfahren Compoundierung, Extrusion, Spritzgießen, Pressen und Gießen eingegangen. Nachbehandlungsschritte wie Tempern und Sterilisieren werden mitbetrachtet. Die Prüfung der Silikonelastomere wie auch die zu betrachtende Alterung des Materials runden den Inhalt des Buches ab.
An dieser Stelle sei allen Mitautor:innen sowie dem Anwendungszentrum UNIpace der Universität Kassel besonderer Dank gewidmet, hier besonders den ehemaligen Kolleg:innen Dr.-Ing. Anette Rüppel, Dr.-Ing. Christof Schlitt, Dr.-Ing. Fabian Verheyen und Dr.-Ing. Michael Hartung. Auf Diskussionen mit Fachkollegen und tiefe Einblicke des Autors in die Verarbeitung sind große Teile dieses Buches zurückzuführen. Ein weiterer Dank gilt den Firmen und Personen, mit denen wir in den letzten Jahren Informationen über diesen einzigartigen Werkstoff austauschen durften und die mitunter auch durch ihre Expertise und Erfahrungen an diesem Buch indirekt mitgewirkt haben.
Die Herausgeber Kassel, Herbst 2024
Ralf-Urs Giesen
Hans-Peter Heim
Die Herausgeber
Dr.-Ing. Ralf-Urs Giesen studierte Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Kunststoffverfahrenstechnik an der Universität Paderborn. Danach war er von 2007 – 2009 als Projektingenieur bei der der WÄGA GmbH in Kassel tätig. Seit 2009 ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkstofftechnik, Fachgebiet Kunststofftechnik, der Universität Kassel tätig, an dem er 2017 promovierte. Seit 2013 leitet er das Anwendungszentrum UNIpace der Universität Kassel, welches sich vorrangig mit der Verarbeitung von Silikonkautschuken beschäftigt.
Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim studierte Wirtschaftsingenieurwesen mit der Fachrichtung Fertigungstechnik an der Universität Paderborn. Nach einer Tätigkeit als Projektingenieur bei der Seeber GmbH/srl in Leifers (Italien) wurde er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Kunststofftechnik an der Universität Paderborn, an der 2001 promovierte. Von 2001 bis 2004 war er dort Oberingenieur und leitete von 2004 – 2007 das Institut kommissarisch. Seit 2008 ist er Professor für Kunststofftechnik an der Universität Kassel und wissenschaftlicher Leiter des Anwendungszentrums UNIpace.
Die Mitverfasser:innen
Svenja Marl, M. Sc., studierte Chemie an der Universität Paderborn (B. Sc.) und Polymer Science an der Universität Bayreuth (M. Sc.). Seit 2015 arbeitet sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Anwendungszentrum UNIpace am Institut für Werkstofftechnik, Fachgebiet Kunststofftechnik an der Universität Kassel. Dort forscht sie u. a. auf dem Gebiet des Aufschäumens von Silikonkautschuk im Spritzgussverfahren und der Alterung von verschiedenen Silikonkautschuken.
Kevin Klier, M. Sc., studierte Maschinenbau an der Universität Kassel mit der Vertiefung in Werkstoffe und Konstruktion. Seit Januar 2019 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Kassel. In seiner Tätigkeit dort beschäftigt er sich mit der Verarbeitung von Silikonkautschuken. In den letzten Jahren hat er in verschiedenen Bereichen des Silikonkautschuks gearbeitet, unter anderem im Spritzgießen von LSR, in der Extrusion und Compoundierung von Festsilikonkautschuk, in der Simulation dieser Prozesse sowie in der Additiven Fertigung von Silikonkautschuken.
Ralf-Urs Giesen
