Nennen Sie typische Einsatzgebiete (11) von Kunststoffen.
- Elektrik und Elektronik (Isolation, RFID)
- Kommunikationstechnik (Lichtleiter)
- Datenspeicherung (CD, DVD)
- Medizin (Verbandsmaterial, Spritzen, ...)
- Erneuerbare Energien (Solarzellen)
- Mobilität (Leichtbau, Carbonfaser)
- Automobil (Reifen, Dämpfung)
- Technische Textilien (Sicherheitsgurt)
- Verpackung (PET)
- Bauwesen (Isolierung)
- Haushalt (Antihaftbeschichtung)
Sind Kunststoffe biologisch abbaubar und gibt es Beispiele?
Kunststoffe sind grundsätzlich nicht biologisch abbaubar.
Man versucht sogar meist sie gegen jeden Abbau zu schützen.
Dennoch ist es möglich labile, abbaubare Elemente in eine Polymerkette einzubauen.
Beispiele:
Man versucht sogar meist sie gegen jeden Abbau zu schützen.
Dennoch ist es möglich labile, abbaubare Elemente in eine Polymerkette einzubauen.
Beispiele:
| Stoff | Eigenschaften |
| Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymer | photochemischer Abbau (Licht) |
| Polyesteramide | vollständig abbaubar, Verhalten wie Polyethylen |
| Polylactid | meist Kunststoffflaschen |
Wie verläuft das Recycling von Thermoplastabfällen?
Welche Probleme gibt es beim 2ten
Welche Probleme gibt es beim 2ten
Sortenreine Abfälle werden nach Zerkleinerung, Waschen, Trocknung und Aufschmelzen zu neuen Produkten verarbeitet.
Gemischte Abfälle können für dickwandige Produkte (Lärmschutz) verwendet werden. Probleme sind
Gemischte Abfälle können für dickwandige Produkte (Lärmschutz) verwendet werden. Probleme sind
- Abbau bei hohen Temperaturen
- Verarbeitung bei unterschiedlichen Temperaturen
Welche zwei Arten der ionischen Polymerisation kann man unterscheiden und welche Eigenschaften sind bezeichnend?
Es gibt die anionische und die kationische Polymerisation.
| Merkmal | anionische | kationische |
| Ladung | negativ | positiv |
| Abbruchreaktionen | selten | häufig |
| Gestoppt durch | Zugabe elektronenarmer Stoffe | Abbruchreaktion |
Wie läuft die koordinative Polymerisation ab und wofür wird sie vorrangig genutzt?
Die Polymersiation geschieht mittels Übergangsmetallverbindungen.
Das wichtigste Verfahren ist das Ziegler-Natta-Verfahren, bei dem Ziegler-Natta-Katalysatoren verwendet werden.
Es wird vor allem genutzt um Polymere einer bestimmten Taktizität herzustellen. (Bspw. isotaktisches Polypropylen)
Das wichtigste Verfahren ist das Ziegler-Natta-Verfahren, bei dem Ziegler-Natta-Katalysatoren verwendet werden.
Es wird vor allem genutzt um Polymere einer bestimmten Taktizität herzustellen. (Bspw. isotaktisches Polypropylen)
Wie verläuft die Polykondensation?
Vorraussetzungen, Abbruch
Vorraussetzungen, Abbruch
Niedermolekulare Gruppen verknüpfen sich unter Abspaltung von Nebenprodukten.
Vorraussetzung:
Die Monomere besitzen mindestens zwei funktionelle Gruppen, die besonders reaktionsfähig sind. (Bspw. -OH, -COOH, -CO, -NH2)
Die Anlagerung findet dann an den Endgruppen statt (nicht an den Doppelbidungen!).
Abbruch:
Es ist eine echte chemische Gleichgewichtsreaktion also spielen Temperatur und Konzentration eine Rolle.
Wichtig:
Für ein Polymer mit hohem Molekulargewicht muss der Reaktionsumsatz > 99% sein.
Vorraussetzung:
Die Monomere besitzen mindestens zwei funktionelle Gruppen, die besonders reaktionsfähig sind. (Bspw. -OH, -COOH, -CO, -NH2)
Die Anlagerung findet dann an den Endgruppen statt (nicht an den Doppelbidungen!).
Abbruch:
Es ist eine echte chemische Gleichgewichtsreaktion also spielen Temperatur und Konzentration eine Rolle.
Wichtig:
Für ein Polymer mit hohem Molekulargewicht muss der Reaktionsumsatz > 99% sein.
Wie verläuft die Polyaddtion und was macht sie aus?
Kann nur zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Monomeren ablaufen.
Die Reaktion läuft über intramolekulare Umlagerung. (Wasserstoffatome aus den funktionellen Gruppen wandern zum anderen Molekül).
Hierbei bilden sich kovalente Bindungen.
Es ist keine chemische Gleichgewichtsreaktion.
Sobald eine Komponente aufgebraucht ist, ist die Reaktion beendet.
Bsp.: Polyurethane.
Die Reaktion läuft über intramolekulare Umlagerung. (Wasserstoffatome aus den funktionellen Gruppen wandern zum anderen Molekül).
Hierbei bilden sich kovalente Bindungen.
Es ist keine chemische Gleichgewichtsreaktion.
Sobald eine Komponente aufgebraucht ist, ist die Reaktion beendet.
Bsp.: Polyurethane.
Welche Eigenschaften sind bezeichnend für Elastomere?
Warum haben sie diese Eigenschaften?
Warum haben sie diese Eigenschaften?
Elastomere ("Gummi") werden nach der Formgebung vulkanisiert und entwickeln dadurch ihr gummielastisches Materialverhalten.
Elastomere sind...
Bsp.: Reifen, Dichtungen, Schläuche und Federelemente
Elastomere sind...
- nicht schmelzbar.
- bei hohen Temperaturen brennbar.
- für elastische Anwendungen vorgesehen (Dichten, Dämpfen)
Bsp.: Reifen, Dichtungen, Schläuche und Federelemente
Was kennzeichnet Duroplaste?
Duroplaste (Duromere) werden während der Formgebung ausgehärtet.
Duroplaste sind...
Bsp.: Pfannengriffe, Schaltergehäuse, FVK
Duroplaste sind...
- nicht schmelzbar
- von ihren Eigenschaften über weite Temperaturbereiche konstant (bis Zersetzung).
- hohe Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse
Bsp.: Pfannengriffe, Schaltergehäuse, FVK
Was ist ein großes Anwendungsgebiet der Duroplaste und weshalb?
Die faserverstärkten Kunststoffe (FVK) sind ein großes Anwendungsgebiet aufgrund der hohen Beständigkeit von Duroplasten.
Bei FVK umschließt bspw. eine Duroplastmatrix Aramid-, Glas oder Kohlenstofffasern.
Diese Matrix dient...
Bei FVK umschließt bspw. eine Duroplastmatrix Aramid-, Glas oder Kohlenstofffasern.
Diese Matrix dient...
- zur Krafteinbringung.
- dem Schutz vor Umwelteinflüssen.
Ordnen sie Metallen, Keramik und Kunststoffen vergleichende Steifigkeiten und Bruchdehnungen zu.
| Material | Steifigkeit | Bruchdehnung |
| Hartmetalle & Keramik | gut | sehr gering |
| Stähle & Eisen | gut | hoch |
| Unverstärkte Thermoplaste | niedrig | sehr hoch |
| Thermoplaste mit steigender Verstärkung | steigt | sinkt |
| Verstärkte Duroplaste | hoch | sehr gering |
Ordnen sie Kunststoffe, Metalle und Keramiken nach Wärmeausdehnung.
Ausdehnung bei einem Stab von 1 m Länge und 10°C Temperaturerhöhung.
| Werkstoff | Wärmeausdehnung [mm] |
| Elastomere | 2,2 - 1,5 |
| Thermoplaste | 2,2 - 0,6 |
| Duroplaste | 0,9 - 0,1 |
| Leichtmetalle | 0,25 |
| Stahl | 0,13 |
| Keramik (ZrO2) | 0,12 - 0,1 |
| Keramik (Al2O3) | 0,08 - 0,07 |
Worin unterscheidet sich die elektische Leitfähigkeit von Metallen und Kunststoffen?
Metalle und viele Halbleiter sind Elektronenleiter (Leiter 1. Klasse), deren Leitfähigkeit sehr hoch ist.
Kunststoffe sind Ionenleiter und haben im Vergleich eine sehr viel geringere Leitfähigkeit (sind gute Isolatoren).
Kunststoffe sind Ionenleiter und haben im Vergleich eine sehr viel geringere Leitfähigkeit (sind gute Isolatoren).
Aus wie vielen Phasen bestehen Kunststoffbauteile aus teilkristallinen Thermoplasten? Wie unterscheiden sie sich, wo nicht?
Sie bestehen immer aus einer amorphen und einer kristallinen Phase mit gleicher chemischer Zusammensetzung und unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.
Dies führt oftmals zu einer lamellenartigen Anordnung der Molekülketten.
Dies führt oftmals zu einer lamellenartigen Anordnung der Molekülketten.
Welche ist die wichtigste Kristallstruktur und was sind ihre Eigenschaften?
Die wichtigste ist die sphärolitische Struktur, die meistens den dominanten Anteil des Gefüges ausmacht.
Um einen kleinen kristallinen Block entstehen radiale Strukturen. Sphärolite wachsen solange in die amorphe Umgebung bis sie aufeinander treffen.
Erkennbar sind sie, unter entsprechender Mikroskopie, durch das über sie gespannte Malteserkreuz.
Um einen kleinen kristallinen Block entstehen radiale Strukturen. Sphärolite wachsen solange in die amorphe Umgebung bis sie aufeinander treffen.
Erkennbar sind sie, unter entsprechender Mikroskopie, durch das über sie gespannte Malteserkreuz.
Was geschieht während der Keimbildung im Kristallisationsprozess?
Art der Keime.
Art der Keime.
Es entstehen kleine kristalline Bereiche in der Schmelze.
Ab einer bestimmten Größe (kritischer Keimradius) ist es für diese energetisch günstiger zu wachsen als zu zerfallen.
Unterscheidung zwischen homogenen und heterogenen Keimen.
Homogen:
Entsteht durch Faltung und Aneinanderlegung reiner Polymerschmelze.
Heterogen:
Entstehen aus Verunreinigungen (werden auch absichtlich durch Nukleirungsmittel hergestellt um die Keimdichte zu erhöhen).
Ab einer bestimmten Größe (kritischer Keimradius) ist es für diese energetisch günstiger zu wachsen als zu zerfallen.
Unterscheidung zwischen homogenen und heterogenen Keimen.
Homogen:
Entsteht durch Faltung und Aneinanderlegung reiner Polymerschmelze.
Heterogen:
Entstehen aus Verunreinigungen (werden auch absichtlich durch Nukleirungsmittel hergestellt um die Keimdichte zu erhöhen).
Was ist beim Kristallwachstum zu beachten und welches Gefüge ergibt sich?
Das Kristallwachstum ist stark abgängig von der Temperatur.
Eine langsame Abkühlung führt bspw. zu einem grobsphärolitischen Gefüge, welches sehr inhomogen ist (außen feine, innen grobe Kristalle).
Durch Nukleirungsmittel kann man ein feinsphärolitisches Gefüge errreichn.
Eine langsame Abkühlung führt bspw. zu einem grobsphärolitischen Gefüge, welches sehr inhomogen ist (außen feine, innen grobe Kristalle).
Durch Nukleirungsmittel kann man ein feinsphärolitisches Gefüge errreichn.
Was passiert während der Nachkristallisation?
Die Nachkristallisation setzt sofort nach dem Wachstum ein und kann über Monate dauern.
Es existieren Bereiche im Gefüge, die ihren Phasenwechsel verzögert durchlaufen.Nun streben die Phasen einem Gleichgewichtszustand zu.
Daduch erhöht sich nachträglich der Kristallisationsgrad.
Es existieren Bereiche im Gefüge, die ihren Phasenwechsel verzögert durchlaufen.Nun streben die Phasen einem Gleichgewichtszustand zu.
Daduch erhöht sich nachträglich der Kristallisationsgrad.
Was beschreibt die Molmassenverteilung?
Man kann einem synthetischen Polymer keine exakte Kettenlänge bzw. Molmasse zuordnen.
Somit entstehen in einer Charge eine Verteilung von Polymeren unterschiedlicher Länge.
Die Molmassenverteilung beschreibt die anteilsmäßige Aufteilung der unterschiedlich langen Polymere im Werkstoff.
Somit entstehen in einer Charge eine Verteilung von Polymeren unterschiedlicher Länge.
Die Molmassenverteilung beschreibt die anteilsmäßige Aufteilung der unterschiedlich langen Polymere im Werkstoff.
: Anzahl an Polymeren
: molare Masse der Polymere
: Anzahl Monomere
Wo wirken London-Kräfte und welche Relevanz haben sie?
London-Kräfte wirken zwischen zwei unpolaren Molekülen.
Obwohl sie elektrisch neutral sind, bewirkt die Elektronenbewegung einen Dipol. Dieser erzeugt in einer Kettenreaktion induzierte Dipole.
Daraus resultiert eine anziehende Wechselwirkung.
Bei den meisten Kunststoffen ist diese Kraft dominant, da sie sehr häufig auftritt.
Von besonderer Bedeutung sind sie für Thermoplaste.
Obwohl sie elektrisch neutral sind, bewirkt die Elektronenbewegung einen Dipol. Dieser erzeugt in einer Kettenreaktion induzierte Dipole.
Daraus resultiert eine anziehende Wechselwirkung.
Bei den meisten Kunststoffen ist diese Kraft dominant, da sie sehr häufig auftritt.
Von besonderer Bedeutung sind sie für Thermoplaste.
Wo wirken Wasserstoffbrückenbindungen und welche Relevanz haben sie?
Wasserstoffbrückenbindungen entstehen anschaulich durch:
1. Ein Wasserstoffatom gibt ein Elektron ab.
2. Ein Ion ensteht, das nur aus einem Proton besteht.
3. Das Proton polarisiert die Bindungsmoleküle.
Bei Kunststoffen mit vielen elektronegativen Atomen (z.B. Polyamide) bestimmt dieser Effekt maßgeblich die Eigenschaften.
1. Ein Wasserstoffatom gibt ein Elektron ab.
2. Ein Ion ensteht, das nur aus einem Proton besteht.
3. Das Proton polarisiert die Bindungsmoleküle.
Bei Kunststoffen mit vielen elektronegativen Atomen (z.B. Polyamide) bestimmt dieser Effekt maßgeblich die Eigenschaften.
Wodurch kommt es zum sogenannten Scherfließen?
Kunststoffschmelzen fließen stets laminar.
Sie haften bei geringen Geschwindigkeiten an den Oberflächen eines Kanals.
Daraus resultiert das Scherfließen, bei dem die Flüssigkeitsschichten aneinander abgleiten.
Charakterisitsch ist die Schergeschwindigkeit., bzw. die Schubspannung.
Sie haften bei geringen Geschwindigkeiten an den Oberflächen eines Kanals.
Daraus resultiert das Scherfließen, bei dem die Flüssigkeitsschichten aneinander abgleiten.
Charakterisitsch ist die Schergeschwindigkeit., bzw. die Schubspannung.
: Schubspannung
: Viskosität
: Schergeschwindigkeit
: linearer Wärmeausdehnungskoeffizient
: Dichte bei Referenztemperatur 
Wie lautet die volumetrische Mischungsregel und wann wird sie angewendet?
Die volumetrische Mischungsregel wird zur Berechnung des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (l.W.) von gefüllten Kunststoffen (Compounds) benutzt. (Füllstoffe: Pulver/Partikel)
: l.W. des Compounds
: l.W. des Kunststoffs
: l.W. des Füllstoffs
: Volumenanteil des Füllstoffs
: l.W. des Compounds : l.W. des Kunststoffs : l.W. des Füllstoffs : Volumenanteil des Füllstoffs
: Temperaturleitfähigkeit
: Wärmeleitfähigkeit
: spezifische Wärme
: Dichte
: Spannung
: Elastizitätsmodul
: auftretende Dehnung
Wie funktioniert das Prinzip der Zeit/Temperatur-Verschiebung (ZTV)?
Die ZTV ist eine empirisch gewonnene Regel (kein phys. Gesetz).
Das ZTV verringert den zeitlichen Aufwand für Versuche mit geringer Dehngeschwindigkeit, indem sie diese durch Versuche mit erhöhter Temperatur und hoher Dehngeschwindigkeit ersetzt.
Dafür muss nur der werkstoffabhängige k-Faktor der Verschiebungsregel bekannt sein, um den Verschiebungsfaktor der Masterkurve zu berechnen.
Das ZTV verringert den zeitlichen Aufwand für Versuche mit geringer Dehngeschwindigkeit, indem sie diese durch Versuche mit erhöhter Temperatur und hoher Dehngeschwindigkeit ersetzt.
Dafür muss nur der werkstoffabhängige k-Faktor der Verschiebungsregel bekannt sein, um den Verschiebungsfaktor der Masterkurve zu berechnen.
: Verschiebungsfaktor
: Temperatur gemessen [K]
: Referenztemperatur [K]
: Belastungszeit (der Messung)
: Referenzbelastungszeit
: werkstoffabhängiger Faktor
Wie berechnet man gekerbte Teile hinsichtlich Stoßverhalten?
Ein Dehnungsgrenzwert kann nicht verwendet werden.
Stattdessen kann man die kritische Energie verwenden, welche der Fläche unter der Spannungs/Dehnungskurve im entsprechenden Diagramm entspricht.
Diese nimmt mit der Verformungsgeschwindigkeit zunächst zu um anschließend auf ein Minimum zu fallen.
Stattdessen kann man die kritische Energie verwenden, welche der Fläche unter der Spannungs/Dehnungskurve im entsprechenden Diagramm entspricht.
Diese nimmt mit der Verformungsgeschwindigkeit zunächst zu um anschließend auf ein Minimum zu fallen.
Wie verhalten sich Kunststoffe bei dynamischer Belastung?
Dehnung/Spannung
Dehnung/Spannung
Die Viskoelastizität bewirkt eine Phasenverschiebung zwischen Dehnung und Spannung. (Spannung eilt voraus)
Der Phasenwinkel zeigt die Elastizität/Viskosität an.
: vollständig elastisch
: vollständig viskos
Der mechanische Verlustfaktor ist die Wärmeabgabe des viskosen Anteils.
Der Phasenwinkel zeigt die Elastizität/Viskosität an.
: vollständig elastisch : vollständig viskosDer mechanische Verlustfaktor ist die Wärmeabgabe des viskosen Anteils.
Wie wirken sich Kreide, Glasfasern, Talkum, Glimmer, Glaskugeln und Quarzpulver auf Polyethylen aus?
| Füllstoff | Zugfestigkeit | Dehnung | E-Modul | Schmelzindex | Dichte |
| Kreide | + + | - | + + | - - - | + + + |
| Glasfaser | + + + | - - - | + + + | - | + |
| Talkum | + + | - - - | + + | - - - | + |
| Glimmer | + | - - - | + | - - - | + |
| Glaskugeln | / | - - - | + | + + + | + |
| Quarzpulver | + | - - - | + | + + + | + |
Was ist ein Masterbatch und welche drei Kategorien gibt es?
Ein Masterbatch ist ein Zuschlagsstoff in granularer Form, der das Additiv in hoher Konzentration (bis 80 Vol.-%) enthält.
Die drei Kategorien sind:
Die drei Kategorien sind:
- Farb-Masterbatches (einfärben)
- funktionale Masterbatches (bestimmte Eigenschaft herstellen)
- Kombinations-Masterbatches (Farb+funktionaler Masterbatch)
Nenne zwei typische Copolymere und ihre Eigenschaften.
Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ein Terpolymer (3 Monomere):
Styrol-Acrylnitril (SAN) ein Copolymer (2 Monomere):
- Kombination aus sprödem Thermoplast und Elastomer
- Bei Erstarrung Phasenseparation mit Elastomerinseln
- Material wird zäher und weniger spröde
Styrol-Acrylnitril (SAN) ein Copolymer (2 Monomere):
- höhere Festigkeit
- thermische Beständigkeit
- sehr spröde
Welche Eigenschaften werden bei Blends am häufigsten optimiert? Nenne ein Beispiel.
Optmiert werden häufig:
Ein Beispiel sind PC/ABS-Blends.
Diese haben...
Gehäuse für Elektrogeräte werden daraus oft gebaut.
- Schlagzähigkeit
- Kerbschlagzähigkeit
Ein Beispiel sind PC/ABS-Blends.
Diese haben...
- erhöhte Schlagzähigkeit im Tieftemperaturbereich
- gute Wärmeformbeständigkeit
- gute elektrische Eigenschaften
Gehäuse für Elektrogeräte werden daraus oft gebaut.
Wie läuft das Schäumen ab und welche Zellgrößen kann man erreichen?
Zellgröße: wenige Mikrometer bis mehrere Millimeter
Ablauf:
1. hoher Druck, hohe Temperatur -> Treibmittel in die Schmelze lösen (Sorption, Diffusion)
2. starker Druckabfall -> Verdampfung Treibmittel, Nukleirung Schaumzellen, Zellstruktur
3. Abkühlung -> Stabilisierung
Ablauf:
1. hoher Druck, hohe Temperatur -> Treibmittel in die Schmelze lösen (Sorption, Diffusion)
2. starker Druckabfall -> Verdampfung Treibmittel, Nukleirung Schaumzellen, Zellstruktur
3. Abkühlung -> Stabilisierung
Welche Arten von Treibmitteln gibt es und was unterscheidet sie?
Chemische Treibmittel:
Werden als Masterbatches zugegeben. (thermisch initiiert)
Endotherme:
Gasmoleküle werden in einer endothermen Reaktion frei.
Bsp.: Natriumbicarbonat, Zitronensäure
Exotherme:
Spalten Gasmoleküle ab und geben Wärme frei (selbsterhaltend).
Physikalische Treibmittel:
Fluide, die über einen Injektor eingebracht werden.
Bsp.: FCKW (alt), Kohlenstoffdioxid, Stickstoff
Werden als Masterbatches zugegeben. (thermisch initiiert)
Endotherme:
Gasmoleküle werden in einer endothermen Reaktion frei.
Bsp.: Natriumbicarbonat, Zitronensäure
Exotherme:
Spalten Gasmoleküle ab und geben Wärme frei (selbsterhaltend).
Physikalische Treibmittel:
Fluide, die über einen Injektor eingebracht werden.
Bsp.: FCKW (alt), Kohlenstoffdioxid, Stickstoff
Wie verändert ein Strömungsfeld eine Polymerschmelze?
Ohne Strömungsfeld ist eine Polymerlösung isotrop.
Mit Strömungsfeld wird die Schmelze orientiert, es kommt zur Molekülorientierung.
Charakteristisch ist, dass die Schmelze mit der Zeit wieder relaxieren kann (nicht-linear viskoelastisches Verhalten).
Mit Strömungsfeld wird die Schmelze orientiert, es kommt zur Molekülorientierung.
Charakteristisch ist, dass die Schmelze mit der Zeit wieder relaxieren kann (nicht-linear viskoelastisches Verhalten).
Was ist bei der chemischen Alterung zu beachten und welche sind die vier wichtigtsten Vorgänge? Ursache?
Chemische Alterung beeinflusst die Hauptvalenzen und ist irreversibel (auch bei erneutem Schmelzen).
Ursache: Strahlungsenergie oder thermische Energie.
Die wichtigsten Vorgänge sind:
Ursache: Strahlungsenergie oder thermische Energie.
Die wichtigsten Vorgänge sind:
- Oxidation
- Molekulargewichtsabbau
- Hydrolyse
- Nachpolymerisation
Nenne die vier gebräuchlichsten Extrusionsverfahren und ihre Produkte.
- Flachfolienextrusion (Platten, Folien)
- Blasfolienextrusion (Folien)
- Profilextrusion (Profile, Rohre)
- Faserspinnen (Fasern, Textilien)
Bei allen Verfahren wird der Kunststoff im Extruder kontinuierlich aufgeschmolzen, homogenisiert und über ein Werkzeug ausgetragen.
Wie verändert sich das Molekulargewicht im Extruder?
Durch thermische und mechanische Energie werden die Polymerketten gespalten.
Das Molekulargewicht verringert sich.
Bei Polykondensaten kommt es zur Hydrolyse (Spaltung der Polymerketten) falls sie zu feucht verarbeitet werden.
Das abnehmende Molekulargewicht kann zur Verringerung der Viskosität führen, was den Prozess zusammenbrechen lassen kann.
Das Molekulargewicht verringert sich.
Bei Polykondensaten kommt es zur Hydrolyse (Spaltung der Polymerketten) falls sie zu feucht verarbeitet werden.
Das abnehmende Molekulargewicht kann zur Verringerung der Viskosität führen, was den Prozess zusammenbrechen lassen kann.
Welche Polymere werden hauptsächlich als Barrierematerial genutzt und weshalb?
Vor allem genutzt werden:
Obwohl sie nicht so viel Schutz bieten wie PVDC sind sie besser zu verarbeiten sowie thermisch und UV-stabiler.
Oft werden allerdings coextrudierte Folien (bis zu 9 Schichten) verwendet. (Bspw. aus PE, PP und EVOH)
- Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH)
- Polyamid (PA)
Obwohl sie nicht so viel Schutz bieten wie PVDC sind sie besser zu verarbeiten sowie thermisch und UV-stabiler.
Oft werden allerdings coextrudierte Folien (bis zu 9 Schichten) verwendet. (Bspw. aus PE, PP und EVOH)
Was macht ein Spritzgießwerkzeug aus?
Welche Aufgaben hat es zu erfüllen?
Welche Aufgaben hat es zu erfüllen?
Das Werkzeug ist die zentrale Baugruppe.
Jedes ist ein Unikat, das zwei Aufgabengruppen zu bewältigen hat.
Technologische Aufgaben:
Konstruktive Aufgaben:
Jedes ist ein Unikat, das zwei Aufgabengruppen zu bewältigen hat.
Technologische Aufgaben:
- Aufnahme und Verteilung der Schmelze
- Ausformen der Schmelze
- Abkühlen (Thermoplaste) bzw. Aufheizen (Elastomere, Duroplaste)
- Entformen
Konstruktive Aufgaben:
- Kraftaufnahme
- Bewegungsübertragung
- Führung der Werkzeugteile
Wie läuft die Dosierphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?
Dosierphase:
Kunststoffgranulat wird formbar gemacht (Plastifizierphase).
Thermoplaste -> aufgeschmolzen
Elastomere/Duroplasten -> leicht erwärmt
=> Definiertes homogenes Schmelzvolumen bereitstellen.
Kunststoffgranulat wird formbar gemacht (Plastifizierphase).
Thermoplaste -> aufgeschmolzen
- amorphe 10°C über Glasübergangstemperatur
- teilkristalline 20-30°C über Kristallitschmelztemperatur
Elastomere/Duroplasten -> leicht erwärmt
=> Definiertes homogenes Schmelzvolumen bereitstellen.
Wie läuft die Einspritzphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?
Einspritzphase:
Die Masse wird durch eine rein translatorische Bewegung von der Schnecke in die Kavität (Form) gepresst. (hohe Drücke!)
An der Spritzgießschnecke ist aufgrund der Drücke eine Rückstromsperre (Sperring) angebracht.
Es stellen sich charakteristische Parameterprofile bei bereits erstarrtem Wandbereich ein:
Die Masse wird durch eine rein translatorische Bewegung von der Schnecke in die Kavität (Form) gepresst. (hohe Drücke!)
An der Spritzgießschnecke ist aufgrund der Drücke eine Rückstromsperre (Sperring) angebracht.
Es stellen sich charakteristische Parameterprofile bei bereits erstarrtem Wandbereich ein:
Wie läuft die Nachdruckphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?
Nachdruckphase:
Am Umschaltpunkt geht man in die Nachdruckphase. Durch Abkühlung entstandene Volumenschwindung wird durch nachgepresstes Material ersetzt (möglich solange flüssige Bereiche vorhanden).
Die Nachdruckphase endet mit dem Versiegeln (Einlauf erstarrt).
Am Umschaltpunkt geht man in die Nachdruckphase. Durch Abkühlung entstandene Volumenschwindung wird durch nachgepresstes Material ersetzt (möglich solange flüssige Bereiche vorhanden).
Die Nachdruckphase endet mit dem Versiegeln (Einlauf erstarrt).
Was sind die inneren/äußeren Eigenschaften von Spritzgussteilen?
Innere Eigenschaften:
direkte Folge von Schmelzbelastung, Schmelzdeformation und Abkühlverlauf.
Äußere Eigenschaften:
abhängig von der inneren Struktur des Teils.
- Kristallinität
- Orientierungen
- Eigenspannungen
direkte Folge von Schmelzbelastung, Schmelzdeformation und Abkühlverlauf.
Äußere Eigenschaften:
- Schwindung
- Verzug
abhängig von der inneren Struktur des Teils.
Wie wird Glasfaser hergestellt und welche Arten gibt es?
Herstellung:
Besteht zum größten Teil aus Siliziumdioxid (kann Aluminium, Magnesiumoxid... beigemischt werden).
Hergestellt werden Glasfasren durch das Schmelzspinnverfahren bei bis zu ca. 1400°C.
Arten:
Besteht zum größten Teil aus Siliziumdioxid (kann Aluminium, Magnesiumoxid... beigemischt werden).
Hergestellt werden Glasfasren durch das Schmelzspinnverfahren bei bis zu ca. 1400°C.
Arten:
- E-Glasfaser (elektrisch, preiswert, meist verwendet)
- R-Glasfaser (resistance, hohe Festigkeit)
- S-Glasfaser (strength, hohe Festigkeit)
- C-Glasfaser (chemisch beständig)
Was sind Vor/Nachteile von HM, HST und IM Kohlenstofffasern?
HM:
Entstehen bei bis zu 3000°C.
Vorteil: zweifacher E-Modul von Stahl
Nachteil: teuer, geringe Bruchdehnung
HST:
Vorteil: hohe Festigkeit und Bruchdehnung
Nachteil: mittlerer E-Modul, mittlerer Preis
IM:.
In Bezug auf Festigkeit und Steifigkeit ein Kompromiss zwischen HM und HST.
Entstehen bei bis zu 3000°C.
Vorteil: zweifacher E-Modul von Stahl
Nachteil: teuer, geringe Bruchdehnung
HST:
Vorteil: hohe Festigkeit und Bruchdehnung
Nachteil: mittlerer E-Modul, mittlerer Preis
IM:.
In Bezug auf Festigkeit und Steifigkeit ein Kompromiss zwischen HM und HST.
Wie werden Aramidfasern hergestellt und was sind ihre Eigenschaften?
Aramidfasern sind...
Sie werden aus Amidgruppen (CONH) und aromatischen Ringen aufgebaut. Polyamid wird aufgelöst, versponnen und gestreckt. Dadurch wird in Faserrichtung orientiert und anschließend kristallisiert.
- hochmodulig
- hohe thermische Stabilität
- hohe Festigkeit
- hohe Steifigkeit
- hohe Schlagzähigkeit
- flammfest/selbstlöschend
- negativer Wärmeausdehnungskoeffizient
- empfindlich für Druck/Wasser
Sie werden aus Amidgruppen (CONH) und aromatischen Ringen aufgebaut. Polyamid wird aufgelöst, versponnen und gestreckt. Dadurch wird in Faserrichtung orientiert und anschließend kristallisiert.
Was sind Rovings und wo werden sie häufig verwendet?
Rovings sind paralelle Faserstränge aus mehreren Fäden.
Eine wichtige Größe ist das bei die Garnfeinheit (Titer), welche die Masse einer Faser pro Länge angibt. ( T = m / L )
Verwendet für:
Eine wichtige Größe ist das bei die Garnfeinheit (Titer), welche die Masse einer Faser pro Länge angibt. ( T = m / L )
Verwendet für:
- Faserwickeltechnik
- Faserflechttechnik
- Pultrusionsverfahren (Strangziehverfahren)
Was sind Vliese und wo werden sie häufig verwendet?
Vliese (Wirrfasermatten) bestehen aus flächig abgelegten ungeordneten Fasern mit einer Länge von ca. 5 cm.
Diese werden mit einem Bindemittel verklebt.
Die mechanischen Eigenschaften sind relativ schlecht.
Finden vorrangig bei Pressformmassen (SMC, GMT) Verwendung.
Diese werden mit einem Bindemittel verklebt.
Die mechanischen Eigenschaften sind relativ schlecht.
Finden vorrangig bei Pressformmassen (SMC, GMT) Verwendung.
Wodurch zeichnen sich langfaserverstärkte Kunststoffe aus und wie wirkt die Faserlänge auf Steifigkeit, Festigkeit und Schlagzähigkeit?
Langfaserverstärkte Kunststoffe zeichnen sich durch...
- hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit aus.
- Fasern mit guten mech. Eigenschaften aus.
- eine Matrix mit mäßigen mech. Eigenschaften aus.
: Faservolumengehalt
: Fasergewichtsgehalt
Welche vier Kennwerte einer unidirektionalen Einzelschicht (FVK) müssen bekannt sein um die mechanischen Eigenschaften hinreichend genau beschreiben zu können?
-
: Steifigkeit parallel zur Faserrichtung -
: Steifigkeit senkrecht zur Faserrichtung -
: Schubmodul -
: Querkontraktionszahl
Formeln befinden sich auf S.116 (Auflage 8)
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Author: fcfan
Main topic: Werkstoffkunde
Topic: Werkstoffe Keramik
School / Univ.: RWTH Aachen
Published: 11.02.2019
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