Werkstoffkunde

Kunststoffe

Kunststoffe


Kartei Details

Karten 143
Sprache Deutsch
Kategorie Technik
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 03.04.2012 / 28.08.2015
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Geben Sie an, wie sich die jeweilige Eigenschaft bei einer orientierten Probe in Orientierungsrichtung ändert.

Festigkeit

Modul

Ausdehnungskoeffizient

Wärmeleitfähigkeit

Schlagzähigkeit

Festigkeit steigt

Modul steigt

Ausdehnungskoeffizient fällt

Wärmeleitfähigkeit steigt

Schlagzähigkeit steigt (S. 197)

Geben Sie bitte die Grenze an, bis zu der teilkristalline bzw. amorphe Stoffe beim einmaligen Einschnappen belastet werden dürfen. (Schnappverbindungen)

teilkristallin

bis nahe an die Streckgrenze

amorph

70 % der Streckdehnung (S. 139)

Geben Sie die drei am häufigsten für die Herstellung von Faserverbundkunststoffen eingesetzten Faserarten an und nennen Sie jeweils zwei typische Eigenschaften.

Glasfasern niedriger Preis, hohe chemische Beständigkeit, hohe

Zugfestigkeit

-Kohlenstofffasern

hohe Festigkeit, hohe Steifigkeit, negative Wärmeausdehnung,

elektr. Leitfähigkeit

-Aramidfasern

hohe Bruchdehnung, hohe Schlagzähigkeit, hoher Preis,

negative Wärmeausdehnung (S. 245-248)

Geben Sie drei typische Faserarten an mit jeweils zwei Vorteilen, die diese Faserart hat.

Glasfaser:

Preiswert, chemisch beständig, höhere Bruchdehnung als CFK

Kohlenstofffaser:

Hohe Festigkeit, hohe Steifigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit

negativer Wärmeausdehnungskoeffizient, elektr. leitfähig

Aramidfaser:

Hohe thermische Stabilität, hohe Schlagzähigkeit, negativer

Wärmeausdehnungskoeffizient, hohes Energieabsorptionsvermögen, (S. 245 – S. 248)

Geben Sie neben Kristallisationsgeschwindigkeit, Kristallisationsgrad, Kristallisationstemperatur und Sphärolithdurchmesser bitte drei weitere Eigenschaften an, die durch eine Nukleierung verändert werden können. steigernd, verringernd?

i) E-Modul (+), Reißdehnung (-), Eigenspannung (-),

Keimdichte (+),

ii) Schwindung (-), Nachkristallisation (-), Verzug (-), Transparenz (+),

iii) Schlagzähigkeit (+), Steifigkeit (+), Streckspannung (+), Dichte (+), ...(S. 173)

Geben Sie vier weitere einfache Möglichkeiten an, mit denen sich Kunststoffe voneinander unterscheiden lassen.

i) Kratzfestigkeit

ii) Verhalten in Lösungsmittel

iii) Brandverhalten

iv) Klangprobe

zusätzl. Beilsteinprobe

Geben Sie zwei Einsatzgebiete für die EDX an.

Bestimmung von Verunreinigungen

Nachweis von Additiven (S. 187)

Handelt es sich bei einem Kristallisationsvorgang um eine exotherme oder eine endotherme Reaktion?

Der Kristallisationsvorgang ist eine exotherme Reaktion. (S. 193)

In Abhängigkeit ihrer inneren Struktur unterscheidet man amorphe und teilkristalline Thermoplaste.

Nennen Sie für beide Werkstoffgruppen den jeweiligen charakteristischen Temperaturbereich der Verarbeitung.

Amorphe Thermoplaste

Glasumwandlungstemperatur + 10 °C (S. 203)

Teilkristalline Thermoplaste

Kristallitschmelztemperatur + 20-30 °C

In Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen werden Fasern in eine Polymermatrix eingebettet.

Nennen Sie drei Aufgaben, die diese Matrix übernimmt.

Fixierung der Fasern (S. 250)

Übertragung der Kräfte auf die Fasern

Stützung der Fasern bei Druck

Schutz vor Umgebungsmedien (Feuchtigkeit, Chemikalien, ...)

In der Polymeraufbereitung werden viele unterschiedliche Zusschlagstoffe verwendet, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen. Die Zuschlagstoffe kann man in zwei unterschiedliche Gruppen unterteilen.

Bitte nennen Sie die beiden Gruppen.

Verarbeitungshilfsstoffe

eigenschaftsändernde Zusatzstoffe, (S. 161)

In technischen Anwendungen werden häufig Materialien verwendet, die durch Mischen mehrerer Polymere hergestellt werden.

Wie wird diese Werkstoffgruppe bezeichnet und

welches Ziel wird durch das Mischen verschiedener Polymere verfolgt?

Bezeichnung derWerkstoffgruppe:

Polymerblends (S. 163)

Ziel des Mischens:

Kombination der günstigen Eigenschaften der

Einzelpolymere oder Eliminieren der unerwünschten

Eigenschaften (S. 163)

In welchen Bereich darf das Boltzmannsche Superpositionsprinzip bei Kunststoffen angewandt werden?

Nur im linear-viskoelastischen Bereich S. 106

In welchen Fertigungsverfahren werden Verstärkungstextilien verarbeitet?

Nennen Sie drei Verfahren.

Handlaminieren, Harzinjektionsverfahren (RTM)

Infusionsverfahren, Tapelegen

Nasspressen (S. 262)

In welchen Gebieten werden Strukturuntersuchungen außer in der Grundlagenforschung

noch angewandt?

Nennen Sie zwei solcher Gebiete.

Qualitätssicherung,

Prozessoptimierung S.176

Schadensanalyse

In welcher Form können Copolymere aufgebaut sein? Nennen Sie die Art des Aufbaus und skizzieren Sie jeweils den Kettenaufbau mit den Wiederholungseinheiten A und B für zwei

Copolymertypen

Statistisch ABAAABBAABAAAAB (S. 33)

Alternierend ABABABABABABAB

(Blockcopolymer AAABBBAAABBBAAA)

In welcher Phase des Spritzgießprozesses kann die spätere Schwindung im Bauteil maßgeblich beeinflusst werden?

Wie heißt der Zeitpunkt zu dem diese Phase abgeschlossen ist?

Phase: Nachdruckphase (S. 210)

Zeitpunkt: Siegelzeitpunkt (S. 210)

Kennzeichnen Sie, ob es sich bei den Verfahren um Ketten- oder Stufenreaktionen handelt.

Kennzeichnen Sie ferner, ob bei der Reaktion Nebenprodukte entstehen.

Polymerisation

Polykondensation

Polyaddition

- Polymerisation

< Kettenreaktion (S. 25)

< nein

- Polykondensation

< Stufenreaktion

< ja

- Polyaddition

Markieren Sie den Werkstoff von den vier nachfolgenden, der den größten Energiebedarf bei der Herstellung aufweist.

- Kupfer

- Polystyrol

- Aluminium

- Stahl

Aluminium

Mit der Beilsteinprobe werden Halogene in Kunststoffen nachgewiesen.

Nennen Sie drei weitere einfache Untersuchungen, mit denen man Kunststoffe voneinander unterscheiden kann.

Schwimmtest/Dichte (S.49 und 50)

Flammtest

Klangprobe

(Kratztest)

Mit welchem Analyseverfahren kann die Größe der Sphärolithe in einer Kunststoffprobe bestimmt werden?

Lichtkleinwinkelstreuung (S.195)

Neben den Festigkeits- und Verformungseigenschaften gibt es noch weitere Eigenschaften der Kunststoffe, die bei der kunststoffgerechten Auslegung von Bauteilen zu beachten sind.

Bitte nennen Sie zwei.

-deutlich höhere Wärmedehnung als bei Metallen

-starke Abhängigkeit des Eigenschaftsbildes von den Verarbeitungseigenschaften

(Kristallisation, Orientierung, Eigenscnspannungen) (S. 137)

Neben der Belastungart ist bei der Verarbeitung auch die Verweilzeit des Materials vongroßer Bedeutung.

Was bewirkt eine zu lange Verweilzeit des Materials im Extruder?

Abbau des Molekulargewichtes, (S. 166)

Neben der Polymerisation gibt es zwei weitere Herstellungsverfahren. Nennen Sie diese beiden Verfahren und geben Sie jeweils einen Kunststoff an, der mit diesem Verfahrenhergestellt wird.

Stufen- oder eine Kettenraktion?

Polyaddition

z.B. PUR, UP, EP

Stufenreaktion

Polykondensation

z.B. PA, PC, PET, Phenolharz

Stufenreaktion (S. 28/29)

Neben der Polymerisation gibt es zwei weitere Verfahren zur Herstellung synthetischer Kunststoffe.

Nennen Sie bitte die beiden Verfahren und geben Sie jeweils einen Kunststoff an, der in diesem Verfahren hergestellt wird.

Verfahren / Kunststoff

i) Polyaddition / PUR

ii) Polykondensation / PA (S.26-31)

Nenne Sie für SMC- und GMT-Pressmassen jeweils die verwendete Halbzeugart und typische Matrixmaterialien!

SMC:

Faserhalbzeug: Wirrfasern

Matrixmaterial: ungesättige Polyesterharze (UP) Vinyl-Ester

GMT:

Faserhalbzeug: Wirrfasern

Matrixmaterial: Thermoplastische Matrix, z.B. PP

Seite

Nennen Sie bitte 2 Verfahren zur Charakterisierung der Kristallinität teilkristalliner Kunststoffe.

Dichtemessung zur Bestimmung des Kristallinitätsgrades S.190 – 195

Thermoanalytische Verfahren (Differentialkalorimetrie, DSC)

Lichtkleinwinkelstreuung

Nennen Sie bitte die 4 zeitlichen Beanspruchungsarten.

Geben Sie zu jeder Beanspruchungsart ein typisches mechanisches Prüfverfahren an.

Beanspruchungsart / Prüfverfahren

stoßartig / Durchstossversuch, Schnellzerreißversuch

kurzzeitig / Kurzzeitzugversuch

langzeitig / Relaxationsversuch, Kriechversuch, Zeitstandversuch

dynamisch / Torsionsschwingversuch (S. 92)

Nennen Sie bitte die beiden Vorteile des Rasterelektronenmikroskops im Vergleich zum Lichtmikroskop

höheres Auflösungsvermögen

größere Tiefenschärfe (S. 185)

Nennen Sie bitte die drei weiteren Komponenten neben dem Extruder, die zu einer Extrusionsanlage gehören.

1. Werkzeug

2. Kalibrierung

3. Kühlstrecke

Nennen Sie bitte die Phase(n) des Spritzgießzyklus, bei denen es aufgrund besonders starker mechanischer Beanspruchung zur Schädigung des Materials (Kettenabbau)kommen kann. In welcher Phase wird das Eigenspannungsprofil des Formteils maßgeblich bestimmt?

Phasen des Spritzgießzyklus, die zu Kettenabbau führen können:

Plastifizierphase, Einspritzphase (S. 207)

Phase des Spritzgießzyklus, die das Eigenspannungsprofil maßgeblich bestimmt:

Restkühlphase (S. 211)

Nennen Sie bitte die vier wesentlichen Bestandteile einer Extrusionsanlage, um aus Kunststoffgranulat kontinuierliche Halbzeuge wie Platten, Tafeln, Folien oder Profile herzustellen.

i) Extruder

ii) Werkzeug

iii) Kalibrierung

iv) Kühlstrecke (S. 165)

Nennen Sie bitte die vier wesentlichen Bestandteile einer Spritzgießmaschine

i) Schließeinheit (S. 204)

ii) Werkzeug

iii) Plastifiziereinheit

iv) Steuer- und Regeleinheit

Nennen Sie bitte drei davon abweichende Einsatzbereiche der Elektronenmikroskopie bei der Untersuchung von Kunststoffen und Kunststoffprodukten

i) Beschreibung von Bruchmechanismen

ii) Lufteinschlüsse in Faserverbundwerkstoffen

iii) Oberflächenbeschaffenheit

iv) Struktur mehrphasiger Kunststoffe (S. 185)

Nennen Sie bitte drei Eigenschaften, die sich aufgrund von ins Formteil eingebrachten Orientierungen ändern und kreuzen Sie jeweils an, wie sich die Eigenschaft in Orientierungsrichtung bei zunehmender Orientierung verändert.

Festigkeit steigt

Bruchdehnung sinkt

Ausdehnungskoeffizient sinkt

Wärmeleitfähigkeit steigt

Schlagzähigkeit steigt

Modul steigt

Lineare Kompressibilität sinkt

Nennen Sie bitte drei Füll- bzw. Verstärkungsstoffe!

1. Textilglas, Asbest, Wollastonit, C-Fasern, Whiskers, Synthesefasern,

2. Cellulose, Glimmer, Talkum, Graphit, Sand-/Quarzpulver, Silica, Kaolin,

3. Glaskugeln, Calciumcarbonat, Metalloxide, Ruß

S. 162, Bild 10

Nennen Sie bitte vier Aufgaben, die ein Extruder bewältigen muss.

1. Material aufschmelzen und auf Verarbeitungstemperatur bringen

2. Druckaufbau

3. Schmelze thermisch und mechanisch homogenisieren

4. Füll- und Farbstoffe einarbeiten

zusätzlich: einen thermisch, zeitlich und stofflich möglichst konstanten Materialstrom gleicher Qualität gewährleisten S. 165

Nennen Sie bitte vier typische Einsatzbereiche der Lichtmikroskopie bei der Untersuchung von Kunststoffen und Kunststoffprodukten.

i) Struktur teilkristalliner Polymerer

ii) Schmelzeorientierung

iii) Bindenähte

iv) Faserorientierungen (S. 182)

Nennen Sie bitte vier typische Verfahren, bei denen Orientierungen gezielt eingebracht und genutzt werden.

(Spritzgießen)

i) Flachreckverfahren (monoaxial / biaxial) (S. 219-222)

ii) Blasfolienverstrecken

iii) Streckblasen

iv) Thermoformen

Nennen Sie bitte zwei der wichtigsten Zusatzstoffe!

Weichmacher

Füll- und Verstärkungstoffe

Auch möglich: Stabilisatoren, Färbmittel, Antistatika, Gleitmittel, (S. 161ff)