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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Nennen Sie bitte zwei Methoden zur Herstellung durchstrahlbarer Präparate
Dünnschnitt
Ultradünnschnitt
(Dünnschliff) (S. 180)
Nennen Sie die drei am häufigsten eingesetzten Verstärkungsfasern und jeweils ein Merkmal, welches die entsprechende Faser auszeichnet.
-Kohlenstofffaser
Sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit, negative
Wärmeausdehnung, elektr. Leitfähigkeit,
chemische Beständigkeit
-Aramidfaser
Hohe Schlagzähigkeit, hohe thermische
Stabilität, negative Wärmeausdehnung
-Glasfaser
Günstiger Preis, hohe Bruchdehnung, hohe
Festigkeit und Steifigkeit (S.245ff)
Nennen Sie die drei Stufen der Kristallisation von thermoplastischen Kunststoffen.
Keimbildung
Kristallwachstum (primäre Kristallisation)
Nachkristallisation (sekundäre Kristallisation, Perfektionierung)
Nennen Sie die vier Aufgaben des Matrixwerkstoffs
1) Fixierung der Fasern in der gewünschten Lage (S.250)
2) Übertragung der Kräfte auf die Fasern
3) Stützung der Fasern bei Druckbeanspruchung
4) Schutz der Fasern vor Umgebungseinflüssen
Nennen Sie die vier wesentlichen Anlagenkomponenten, aus denen sich eine Extrusionsanlage zusammensetzt.
Ordnen Sie die Begriffe entsprechend der Förderrichtung des Kunststoffes.
1) Extruder
2) Werkzeug
3) Kalibrierung
4) Kühlung bzw. Vernetzungsstrecke (S. 165)
Nennen Sie die vier wesentlichen Aufgaben eines Extruders.
Material aufschmelzen (oder: Material auf Verarbeitungstemperatur bringen) (0,5 P)
Druck aufbauen (zum Passieren des Werkzeugs) (0,5 P) Schmelze homogenisieren (thermisch und mechanisch) (oder: Füll- und Farbstoffe einarbeiten) (0,5 P)
Konstanten Materialstrom gewährleisten (thermisch, zeitlich, stofflich) (0,5 P)
Nennen Sie die zwei Belastungen, die im Extrusionsprozess auf den verarbeiteten Kunststoff einwirken.
mechanische Belastung (S. 166)
thermische Belastung
Nennen Sie drei Arten textiler Faserhalbzeuge
1) Gewebe (S.250)
2) Gelege
3) Geflechte
Nennen Sie drei Matrixwerkstoffe:
Polyester- o.
Vinylester- o.
Epoxid- o.
Phenolharz o.
PP o.
PA o.
PET o.
PC o.
PES o.
PEEK o.
PEI (s. S.251)
Nennen Sie drei typische Produkte, welche im Extrusionsprozess hergestellt werden.
Platten
Profile
Folien (Rohre, Tafeln,…) (S. 165)
Nennen Sie drei verschiedene Faserhalbzeuge und jeweils ein dafür übliches Fertigungsverfahren zur Herstellung von Faserverbundkunststoffen aus diesen Halbzeugen.
Roving: Faserwickeln, Pultrusion
Gelege: Handlaminieren, Harzinjektion, Harzinfusion
Gewebe, Geflechte: Handlaminieren, Harzinjektion, Harzinfusion
Vliese (Wirrfasermatten): Pressen, (SMC, GMT) (S. 249)
Nennen Sie drei wesentliche Ziele bei der Aufbereitung von Thermoplasten
Einmischen von Stabilisatoren (oder: Einmischen von Füllstoffen) (0,5 P)
Homogenisierung des Molekulargewichts (oder: Herstellen einer geforderten Molekulargewichtsverteilung) (0,5 P)
Herstellung von Granulat (oder: Granulierung) (0,5 P)
Nennen Sie drei Zuschlagstoffe für Polymere, die zu einer Erhöhung des E-Moduls führen.
i) Textilglas, Asbest, Wollastonit, C-Fasern, Whiskers,
ii) Glimmer, Talkum, Sand/Quarzpulver, Silica,
iii) Glaskugeln, Calciumcarbonat, Metalloxide, Ruß (S. 162)
Nennen Sie ein Fertigungsverfahren bei dem beidseitig glatte Oberflächen erzeugt werden.
RTM, Pressen
Nennen Sie ein weiteres geeignetes Verfahren neben der DSC-Analyse, mit dem man den Kristallisationsgrad von Kunststoffen ermitteln kann.
Dichtemessung, (S. 191); Lichtkleinwinkelstreuung, (S. 194)
Nennen Sie für die gegebenen Verarbeitungsverfahren typischerweise verarbeitete textile Halbzeuge.
Faserwickeln oder Pultrusion
Handlaminieren
Verarbeitungsverfahren / Halbzeug:
Faserwickeln oder Pultrusion /Roving
Handlaminieren / Gewebe o. Vliese (Wirrfasermatten)
Nennen Sie neben
Kristallisationsgeschwindigkeit, Kristallisationsgrad und
Kristallisationstemperatur
drei Eigenschaften, welche durch die Zugabe von
Nukleierungsmittel tendenziell gesteigert werden.
Keimdichte, Schlagzähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, chemische Beständigkeit,
Streckspannung, (Vickers-) Härte, Keimdichte, Festigkeit
Elastizitätsmodul, Transparenz, Dichte (S. 173)
Nennen Sie sechs Fertigungsverfahren für Faserverbundbauteile.
Handlaminieren (S.265-271) (jeweils 0,5 P)
Wickeln
Flechten
Pultrusion
Harzinfusion
Harzinjektion / RTM / Resin Transfer Molding ( nur eine Nennung)
Pressen
Nennen Sie vier Obergruppen der typischen Zuschlagstoffe, die heutzutage verwendet werden.
Weichmacher,
Füllstoffe, Verstärkungsstoffe,
Stabilisatoren, Gleitmittel,
Farbmittel, Antistatika (S. 161-163)
Nennen Sie vier wesentliche Eigenschaften von Polyamiden.
i)hohe Festigkeit
ii) hohe Steifigkeit
iii) hohe Härte
iv.) hoher Verschleißwiderstand
Nennen Sie zwei Anwendungen für die energiedispersive Röntgenspektroskopie.
Verunreinigungen im Kunststoff
Nachweis von Additiven S.187
Nennen Sie zwei der Mikroskopieverfahren, die zur Untersuchung von Kunststoffen verwendet werden.
(Auf-/Durch-) Lichtmikroskopie (S. 182); Rasterelektronenmikroskopie (S. 184)
Transmissionselektronenmikroskopie (S. 188); (auch: Rasterkraftmikroskopie)
Nennen Sie zwei duroplastische und zwei thermoplastische Matrixwerkstoffe, die für hochbelastete Faserverbundkunststoffe eingesetzt werden.
Duroplastischer Matrixwerkstoff
Epoxidharz
Vinylesterharz, Polyesterharz
Thermoplastischer Matrixwerkstoff
PEEK
PA, PEI, PES (S. 251)
Nennen Sie zwei Messmethoden, mit denen Orientierungen im Bauteil nachgewiesen werden können.
Röntgenstreuung
indirekt über mechanische Anisotropie
Messung der Doppelbrechung mittels Polarisationsoptik
Schrumpfmessungen (je 0,5 P) S.196
Nennen Sie zwei Verfahren zur Bestimmung des Kristallisationsgrades
DSC (S. 191)
Dichtemessung (S. 190)
Ordnen Sie den folgenden Werkstoffen die richtigen Mateialeigenschaften zu.
A: Al2O3 Keramik
B: Stahl
C: Schaumstoffe
E-Modul, Zugfestigkeit(hoch, mittel, gering)
E-Modul:
A hoch
B mittel
C gering
Zugfestigkeit:
B hoch
A mittel
C gering
Ordnen sie den Kunststoffgruppen ihre typischen Eigenschaften (quellbar, schmelzbar, löslich) zu und benennen sie für jede Gruppe einen Kunststoff als Beispiel!
Thermoplaste, Elastomere und Duroplaste
Thermoplaste: quellbar, schmelzbar, löslich
Bsp: PE, PP, PS, PA
- Elastomere: quellbar, nicht schmelzbar, nicht löslich
Bsp: NR, EPDM, SBR
- Duroplaste: nicht quellbar, nicht schmelzbar, nicht löslich
Bsp: EP, UP
Ordnen Sie den Kunststoffgruppen Thermoplaste, Elastomere und Duroplaste ihre typischenEigenschaften zu:
Löslich, Quellbar, Schmelzbar
Thermoplast + + +
Elastomer - + -
Duroplast - - -
Ordnen Sie die nachfolgenden Werkstoffen gemäß ihrer zur Herstellung eines Liters Werkstoff benötigten Energiemenge:
Stahl, Kunststoffe, Kupfer, Aluminium
Aluminium>Kupfer>Stahl>Kunststoffe
Ordnen Sie die Werkstoffe Stahl (S), Elastomere (E) und Thermoplaste (T) den unten aufgeführten Größenordnungen des E-Moduls zu.
E-Modul:
niedrig
mittel
hoch
niedrig E
mittel T
hoch S
Ordnen Sie die Werkstoffe Thermoplaste (T), Stahl (S) und Aluminium (A) den unten aufgeführten Größenordnungen des Energieaufwands zur Herstellung dieser Werkstoffe zu.
Energieaufwand: niedrig, hoch, sehr hoch
T (S. 126) niedrig
S hoch
A sehr hoch
Sie wollen die Sphärolitstruktur einer Probe aus Polypropylen untersuchen.
Welches Mikroskop setzen Sie hierfür ein?
Durchlichtmikroskopie (S.168)
Strömungskräfte während der Formgebung führen zu Orientierungen, wobei drei Orientierungsarten unterschieden werden können.
Welche sind dies?
i) Faserorientierungen (S. 211)
ii) Molekülorientierungen
iii) Kristallitorientierungen
Um bei teilkristallinen Thermoplasten u.a. gute mechanische Eigenschaften zu erhalten, wird ein möglichst hoher Kristallisationsgrad angestrebt. Nennen Sie bitte zwei Möglichkeit, das Polymer dahingehend zu beeinflussen.
langsamere Abkühlgeschwindigkeit S. 172
Zugabe von Nukleierungsmitteln
Wann sind bei der Aufbereitung von Polymeren große Scherkräfte erforderlich (2 Nennungen)?
Wodurch werden diese Scherkräfte in der genannten Maschine erreicht?
Aufschmelzen des Granulats (0,5 P)
Einarbeiten von Füllstoffen (0,5 P)
Durch Knetelemente (0,5 P)
Warum werden trotz der zahlreichen Vorteile von Kunststoffen (Gestaltungsfreiheit,
Wirtschaftlichkeit, ...) weiterhin auch Metalle im Automobilbau eingesetzt werden?
Nennen Sie hierfür zwei Gründe.
i) Höhere thermische Beständigkeit von Metallen
ii) Höhere mechanische Eigenschaften der Metalle
alt.) Geringe Wärmeausdehnung der Metalle (je 1 P) (S. 129)
Was ist bei der Probenpräparation polymerer Proben für die
Transmissionselektronenmikroskopie zu beachten und mit welchem Gerät können geeignete Proben hergestellt werden?
Proben müssen sehr dünn sein 30 nm – 10 nm
Ultramikrotom S.188
Was ist der Nachteil von Faserwerkstoffen als reiner alleiniger Konstruktionswerkstoff?
Als reiner Werkstoff sind Faserwerkstoffe zu spröde (s. S. 244)
Was muss besonders berücksichtigt werden, wenn Kunststoffbauteile mit Metallbauteilen kombiniert werden?
Die höhere Wärmeausdehnung von Kunststoffen im Vergleich zu Metallen. (S. 129)
Was muss man beachten, wenn Dünnschnitte von Elastomeren gemacht werden sollen?
Elastomere müssen gekühlt werden S.178
