Grundlagen Kunststofftechnik

Was sind neben der Probe die wesentlichen Komponenten in einer Vorrichtung zur Spannungsrissprüfung?
 

Zeichnen Sie schematisch ein Diagramm, in dem die wesentlichen Daten einer Spannungsrissprüfung eingetragen sind.
 

a.) Sie haben zwei Kunststoffproben, von denen Sie nur wissen, dass eine aus Polyamid, die andere aus Polypropylen besteht. Nennen Sie eine physikalischen Methode, mit der Sie die beiden Proben unterscheiden können.

b.) Beschreiben Sie kurz für die Methode aus Frage a), wodurch
sich der Unterschied für Polyamid und Polypropylen ergibt.
 

Beschreiben Sie kurz, was man unter dem Kriechen von Kunststoffen versteht.
 

Wie wird das Kriechen von Kunststoffen geprüft? Beschreiben Sie kurz das Messprinzip und zeichnen Sie ein Diagramm mit den entsprechenden Messwerten.

Was versteht man unter der relaxierenden Dehnung von Kunststoffen?
 

Welche Art von Kunststoffen wählen sie aus, wenn Sie bei einem Maschinenbauteil keine Kriecheffekte zulassen wollen?

Standardkunststoffe und technische Kunststoffe haben nur eine begrenzte, bei der Bauteilauslegung genau zu beachtende Temperaturbeständigkeit. Ab welcher Anwendungstemperatur sind für ein Thermoplastbauteil nur noch teure, so genannte
Hochleistungskunststoffe verwendbar?
 

Welche Atome, Moleküle oder Bausteine von Polymermolekülen sind dafür verantwortlich, dass so genannte Hochleistungskunststoffe auch bei höheren Temperaturen (als Wert von Frage a)) stabil bleiben? Bitte 2 Nennungen!
 

Nennen Sie je 2 amorphe und je 2 teilkristalline Thermoplaste, die wegen ihrer hohen Anwendungstemperatur zu den Hochleistungskunststoffen gezählt werden.
 

Zeichnen Sie schematisch den Verlauf des Elastizitätsmoduls als Funktion der Temperatur und zwar für amorphe Thermoplaste und für teilkristalline Thermoplaste. Tragen Sie dort die charakteristischen Temperaturen ein, oberhalb von denen die Kunststoffe weich werden.
 

Sie finden eine 5 mm dicke durchsichtige Kunststoffplatte. Bei thermischen Tests stellen Sie fest, dass es sich um einen Thermoplast handelt, der bis 170 °C stabil ist. Um welchen Werkstoff kann es sich handeln und wie ist die Begründung für Ihre Antwort?
 

Falls die thermische Stabilität nur bis ca. 120 °C reichen würde, um welchen Kunststoff könnte es sich dann auch handeln.

 

Es wird zwischen PE-HD und PE-LD unterschieden. Was bedeuten die beiden Bezeichnungen PE-HD und PE-LD?
 

Welches Material hat von PE-HD und PE-LD die höheren Werte bezüglich:
- kristalliner Anteil
- Bruchdenung
- Festigkeit
- Dichte
- Chemikalienbeständigkeit
- Reaktionsgeschwindigkeit der Polymerisationsreaktion
 

Wie unterscheiden sich die beiden Polyamide PA6 und PA66 betr. der Anzahl der Ausgangsstoffe bei der Synthese?
 

Was bedeutet die Zahl 6 bei PA6?
 

Wie verändern sich für PA6 die Festigkeit, der Elastizitätsmodul und die Bruchdehnung, wenn das zunächst trockene Material Wasser aufnimmt?
 

In welchen zwei Eigenschaften ist PTFE = Polytetrafluorethylen überlegen gegenüber Polyamid 6 (PA 6)?
 

In welcher Eigenschaft ist PTFE unterlegen gegenüber Polyamid 6 (PA 6)?

Durch welche Atome von PTFE werden die unter a) genannten überlegenen Eigenschaften verursacht?
 

Worin unterscheidet sich die PTFE-Verarbeitung durch Urformen von den Verfahren anderer Thermoplaste?
 

a) Sie suchen für ein Maschinenbauteil einen Werkstoff, der Ihnen folgende Eigenschaften garantiert:

- Streckdehnung (Zug) > 6 %
- Zugfestigkeit > 60 N/mm2
- Beständigkeit gegen Alkohole, verdünnte Säuren
- möglichst geringe Kosten.

Welchen Werkstoff wählen Sie aus?

b) Welchen Werkstoff wählen Sie aus, wenn bei sonst gleichen Bedingungen wie a) eine Temperaturbeständigkeit von 180 °C gefordert wird?
 

Nennen Sie den wesentliche Unterschied beim Urformen von Duroplasten im Vergleich zu Thermoplasten.

 

Beschreiben Sie stichwortartig oder graphisch die Schritte vom Monomer zum Duroplast als Formteil (Schritte, Stoffe, Energie, etc.).
 

Sie sind auf der Suche nach einem vergießbarem Harz für elektrische Bauteile, wobei die Bauteile beim Vergießen nicht heißer als 100 °C werden dürfen. Sie können zwischen CFK, EP, PF, PE-LD und PTFE wählen. Begründen Sie Ihre Entscheidung für den ausgewählten Kunststoff und wieso die anderen nicht geeignet sind.
 

a) Welche 2 Typen von elastomeren Kunststoffen gibt es?

b) Erklären Sie für beide unter a) zu nennenden Typen, wie auf molekularer Ebene die Gummielastizität zustande kommt.

c) Worin unterscheidet sich die Formgebung von Bauteilen bei den beiden (unter a) genannten) Elastomer-Typen.

d) Zu welcher Klasse (der unter a) zu nennenden Typen) gehören die Elastomere mit den Bezeichnungen NR, NBR, TPE-U.
 

Nennen Sie 3 Additive (=Zusatzstoffe) für die Kunststoffver-arbeitung und ihre Wirkung.
 

Aluminiumhydroxid wird als Flammschutzmittel eingesetzt. In welche Stoffe wird es bei Hitzeeinwirkung umgewandelt?
 

Berechnen Sie die Dichte eines mit 15 Vol% Glaspulver gefüllten Epoxidharzes. Die Dichtewerte betragen für Glas: 2,5 g/cm³ für Epoxidharz: 1,2 g/cm³
 

Fasern werden entsprechend Ihrer Länge in unterschiedliche Typen eingeteilt. Nennen Sie diese Typen und den Längenbereich.
 

Welchen Fasertyp betr. Länge und Material wählen Sie, wenn Sie für ein FVK-Bauteil maximale Festigkeit erreichen wollen?
 

Berechnen Sie näherungsweise für unidirektional mit Glasfasern verstärktes Epoxidharz den Elastizitätsmodul und die Festigkeit in Faserrichtung. Folgende Daten sind bekannt:

- Faservolumengehalt: 40 %
- Elastizitätsmodul von Epoxidharz: 4 kN/mm²
- Zugfestigkeit von Epoxidharz: 90 N/mm²
- Elastizitätsmodul der Glasfasern: 70 kN/mm²
- Zugfestigkeit der Glasfasern: 2400 N/mm²

 

Bei der Verstärkung mit Endlosfasern werden drei Typen mit unterschiedlicher Faserorientierung unterschieden. Nennen Sie die Typen und beschreiben Sie die Faserorientierung sowie den Grad der Richtungsabhängigkeit für die mechanischen
Eigenschaften.

 

Sie wollen ein FVK-Bauteil durch Spritzguss herstellen;
welchen Typ von Fasern müssen Sie dann auswählen und welchen Typ von Fasern können Sie so nicht verarbeiten?
 

Sie wollen bei einem Lieferanten ein Elektromotorengehäuse aus aus PA 6 (Polyamid 6) bestellen. Es werden Ihnen zwei Typen mit identischer Geometrie angeboten und zwar aus unverstärktem PA 6 oder aus mit 30 Vol % Glasfasern verstärktem PA 6. Bei welchem Typ erwarten Sie

- höhere Festigkeit
- höhere Steifigkeit
- höhere Dehnung bis zum Bruch
- stärkeres Kriechen unter mechanischer Last
- höhere Kosten?

Was lässt sich mit einem Extruder herstellen? Nennen Sie 2 Beispiele (unter Angabe von Form und Material).
 

Zeichnen Sie für einen Extruder schematisch den Verlauf von Druck und Temperatur zwischen Kunststoff-Beschickung und Kunststoffprodukt (Extrudat).
 

Benennen Sie die Vorgänge, die in den 3 Zonen des Extruders stattfinden.
 

Skizzieren Sie ein Extruderwerkzeug, mit dem Rohre hergestellt werden können (in der Art, dass der Materialfluss klar ersichtlich ist.)