Grundlagen Kunststofftechnik

Was sind Kunststoffe? (Definition des Begriffs)

Was bedeutet Polymerisation?

Wie heißen die drei Hauptgruppen der Kunststoffe und wodurch unterscheiden sie sich?

Wie viel Prozent des Dichtewerts von Stahl beträgt die Dichte der leichtesten Kunststoffe?

Woraus besteht ein verstärkter Kunststoff und was ist der Zweck der Verstärkung?

Stellen Sie den Aufbau eines Polyethylen-Moleküls aus den einzelnen Atomen dar und zwar mit der Strichformel für die Wiederholeinheit (Monomer) und dem Polymerisationsgrad.

Wie ist die Molmasse einer chemischen Verbindung definiert?

Molmasse von H (Wasserstoff)

Molmasse von C (Kohlenstoff)

Molmasse von O (Sauerstoff)

Molmasse von F (Fluor)

Molmasse von S (Schwefel)

Molmasse von N (Stickstoff)

Molmasse von Cl (Chlor)

An einem zylindrischen Kunststoff-Stab mit 2 mm Durchmesser wird ein Bauteil mit einer Masse von 10 kg frei hängend befestigt. Um wie viel Prozent verlängert sich der Kunststoff-Stab aus Polypropylen durch die Gewichtskraft?
 

Berechnen Sie analog zu b) die prozentuale Verlängerung für den gleichen Stab aus Stahl.
 

Berechnen Sie die Molmasse von Polyethylen mit einem mittleren Polymerisationsgrad n von 10 000 (Atommassen siehe Periodensystem)
 

Die Avogadro-Konstante NA beträgt 6,022 • 10^23 / mol
Berechnen Sie:
- das Gewicht eines Ethylen-Moleküls
- das Gewicht eines Polyethylenmoleküls mit dem
Polymerisationsgrad n = 10 000
 

Wie verändert sich qualitativ die Festigkeit, wenn die Molmasse eines Polymers zunimmt?
 

Was sind die Funktionen von Hauptvalenzbindungen und Nebenvalenzbindungen in Kunststoffen?
 

Wieso ist bei Kettenmolekülen nicht die geradlinige Form, sondern die Knäuelform der bevorzugte Fall?
 

Vergleichen Sie durch eine Schemazeichnung die Volumenänderungen beim Aufschmelzen von amorphen und teilkristallinen thermoplastischen Kunststoffen.

Nennen Sie mindestens 3 Merkmale für Duroplaste, durch die sie sich von Thermoplasten unterscheiden.

Erläutern Sie für Elastomere: Wodurch kommt die Gummielastiziät zustande?

Stellen Sie eine Tabelle für die 3 Kunststoffgruppen mit den 2 bekannten Untergruppen zusammen. Zeigen Sie in der Tabelle die Ihnen bekannten Unterschiede in der Molekülstruktur und in den Eigenschaften auf.

Welche allgemeine Formel haben ungesättigte Kohlenwasserstoffe und weshalb können aus ihnen Polymere hergestellt werden?
 

Erklären Sie, was ringförmige Kohlenwasserstoffe sind, nennen Sie ein Beispiel und stellen Sie dessen Strukturformel dar.

Was versteht man unter dem Begriff Polymerisation?
 

Beschreiben Sie knapp, wie die Destillation von Erdöl und der Crackprozess ablaufen, d. h. Verfahrensprinzipien, Input und Output (vorzugsweise mit Skizze).
 

a.) Nennen Sie die drei Arten der Polymerisationsreaktionen.

b.) Stellen Sie für die drei Polymerisationsreaktionen aus Frage a) eine Tabelle zusammen, in der folgende Punkte einander gegenübergestellt sind: gleichartige bzw. verschiedene Monomere / Reaktion mit oder ohne Nebenprodukte / kettenförmige oder vernetzte Polymere als Endprodukt.
 

Zeichnen Sie mit den Strukturformeln die Reaktion vom Monomer zum Polymer für Polyvinylchlorid (PVC).
 

Stellen Sie mit der Strukturformel dar, wie Polyamid 6.6 (PA66) aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin entsteht. (Die Strukturformeln der beiden Ausgangsstoffe werden vorgegeben)
 

Durch welche Art von Brücken werden die Polymermoleküle in Phenol-Formaldehyd-Harz vernetzt und wie ist die Anordnung? (Skizze)

a.) Zeichnen Sie schematisch ein Zugspannungs-Dehnungs-Diagramm und zwar erstens mit dem Kurvenverlauf für einen spröden Kunststoff und zweitens für einen zähen Kunststoffe mit Streckgrenze, wobei die Streckspannung unter der Bruchspannung
liegt.

b.) Kennzeichnen Sie in dem Diagramm aus Frage a) die Zugfestigkeit, Streckspannung, Bruchdehnung und Streckdehnung.

 

Wieso wird der Elastizitätsmodul bei Kunststoffen als Sekantenmodul ermittelt?
 

Berechnen Sie den Sekantenmodul, wenn folgende Messwerte für einen Kunststoff vorliegen:
Spannung [N/mm2]
Dehnung [%]
0,00 0,50 0,95 1,35 1,70 2,00 2,25 2,45 2,65 2,85 3,05
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
 

Zeichnen Sie schematisch die Anordnung für den 3-Punkt-Biegeversuch incl. Lagerabstand, Kraft und geben Sie den Wert an für das Biegemoment in der Mitte als Funktion von Kraft und Geometrie.
 

Berechnen Sie die Bruchfestigkeit, wenn eine Kunststoffprobe
im 3-Punkt-Biegeversuch unter einer Last von 120 N bricht, wobei folgende Geometrie-Daten gegeben sind:
Dicke (= Höhe): 4 mm
Breite: 10 mm
Auflagerabstand: 64 mm
Flächenträgheitsmoment = (Breite) • (Höhe)3 : 12
 

a.) Für einen Kunststoff wird vom Lieferant folgender Wert angegeben: 80 Shore A (15). Was bedeuten die Zahlen 80 und 15 sowie der Buchstabe A?

b.) Bei der Messung der Shore-Härte kann die Eindringtiefe des Prüfköpers zwischen 0 mm und 2,5 mm variieren. Berechnen Sie die Eindringtiefe, die bei dem in Frage a) genannten Wert für die Shore Härte zustande kommt.

 

Bitte beschreiben Sie mit wenigen Worten, was unter umgebungsbedingter Spannungsrissbildung zu verstehen ist.