Kap 1: Die Werkstoffgruppe der Kunststoffe Flashcards
Welche drei Bereiche haben eine Wechselwirkung in der Kunststofftechnik?
- Werkstoff
- Verarbeitung
- Konstruktion
Vorteile von Kunststoffen
- extrem breites Einsatzspektrum
- können entsprechend individuelle Produktanforderungen einstellen
- gute Verarbeitbarkeit
- günstiger Preis
Def: Additiv
Zugabemittel zur Veränderung der Eigenschaften eines Kunststoff, z.B. Stabilisatoren, Gleitmittel oder Weichmacher
Extrudieren
kontinuierlicher Prozess, wo Entdlosteile hergestellt werden (Rohre/Folien)
Spritzgießen
diskontinuierlicher Prozess, wo Bauteile mit komplexen Geometrien hergestelt werden
Einsatzgebiete von Kunststoffen (nach Anteilen sortiert)
- Verpackung (35%)
- Bauwesen (23%)
- Fahrzeuge/Autombil (11%)
- Elektronik (6%)
- Haushalt
- Möbel
- Landwirtschaft
- Medizin
Beschrifte die Abbildung
Was sind die Dichten von:
1) Kunststoffen
2) Aluminium
3) Titan
4) Keramiken
5) Eisen
1) Kunststoffe: 0,8 - 2,2 g/cm3
2) Aluminium: 2,7 g/cm3
3) Titan: 4,5 g/cm3
4) Keramiken 3,7 - 4,0 g/cm3
5) Eisen 7,9 g/cm3
In welche Bereiche glieder sich die Kunststoffindustrie?
- Rohstoffherstellung
- Kunststoffverarbeitung
- Maschinenbau
Def: Polymerisation
chemische Reaktion, bei der Monomere mit Doppelbindungen zu Polymeren reagieren
Was sind die bekanntesten Primärprodukte?
- Ethen (früher Ethylen)
- Propen (früher Propylen)
- Benzol
- Toluol
Was sind die wichtigsten Rohstoffe zur Herstellung von Primärprodukten/Kunststoffen?
- Erdöl
- Erdgas
- Steinkohle
- Kalkstein. Steinsalz, Flussspat
+ nachwachsende Rohstoffe
Beschrifte den Aufbau einer Rohöl-Destillation
Welche Prozesse werden zur Aufbereitung von Rohstoffen genutzt?
- Destillation
- Crackprozess
- Verkokung
Rohstoffe für Herstellung von biobasierten Kunststoffen, was ist ein Beispiel für einen Biokunststoff und was sind seine Eigenschaften?
- Zucker
- Stärke
- Zelluslose
- Fette und Öle
- Proteine und Lignine
→ Bsp: Polyactid (PLA) wird aus fermentierter Maisstärke hergestellt
→ spröder WK (egal)
Beispiel Biokunstoff + Herkunft
Polyactid (PLA) aus Maisstärke
Def: Copolymer
-aus unterschiedlichen Monomeren aufgebautes Polymer
Ergänze die fehlenden Kunststoffe
ADDEN S.14
Welche Arten der Verwertung gibt und wie viel machen sie prozentuell aus?
- Werkstoffliche Verwertung 33%
- Rohstoffliche Verwertung 1%
- Energetische Verwertung 44%
Werkstoffliche Verwertung:
Methodik
Verfahren
Produkte
Methodik
–> Werkstoff/Makromolekül bleiben erhalten
Verfahren
1) sortenreine Aufbereitung
2) gemischte Aufbereitung
Produkte
1) Regranulat
2) Mischkunstoffe: großvolumige, dickwandige Teile
Rohstoffliche Verwertung:
Methodik
Verfahren
Produkte
Methodik
–> Makromoleküle bleiben erhalten
Verfahren
1) Solvolyse und Hydrolyse
2) Hydrierung, Pyrolyse/Thermolyse, Vergasung, Hochofen
Produkte
1) Regranulat
2) Öle, Gase, Wachse
Energetische Verwertung:
Methodik
Verfahren
Produkte
Nennen Sie bitte die drei Elemente, durch die häufig Kohlenstoffatome in den Hauptketten der Kunststoffe substituiert werden.
- Silizium
- Sauerstoff
- Stickstoff
Was sind die beiden größten Herausforderungen, die bei der Wiederverwendung von gemischten thermoplastischen Kunststoffabfällen auftreten
- thermodynamische Unverträglichkeit
- Verschmutzungen
Nennen Sie vier Eigenschaften, die Kunststoffe auszeichnen
- geringe Dichte
- chemische Beständigkeit
- breit einstellbares Eigenschaftsspektrum
- einfache und wirtschaflichte Verarbeitung
-
Was sind die Aufgaben von Kunstoffhersteller, Kunststoffverarbeitern und Kunststoffmaschinenbau?
Kunststoffhersteller: entwickelt Materialien und fügen Aditive je nach geforderter Eigenschaft hinzu
Kunststoffverarbeiter: erzeugen aus WK funktionsgerechte Teile, mit Fokus auf Bauteilqualität
Kunststoffmaschinenbau: stellt spezielle Maschinen und Werkzeuge zur Verfügung
Wie läuft die Aufbereitung von Rohöl ab?
- Rohöl wird im Fraktionsturm mittels Destillation zerlegt
- Nach Vorwärmung auf 300*C wird Gemisch in die Kolonne eingeleitet
- Temperaturgradient (oben kalt und unten warm)
→ Rohöl wird in Gasöle, Petroleum, Benzin und Flüssiggase unterteilt
Was ist die wichtige Fraktion bei der Kunstoffverarbeitung und wieso?
→ das Rohbenzin, auch Naptha bekannt
WEIL: Naptha enthält die wesentlichen Ausgangstoffe für die Primärprodukte
Was passiert beim Crackprozess?
-längere Kohlenstoffverbindungen der Napthafraktion werden in kürzere verlegt
Wie läuft die Aufbereitung von Erdgas aus?
- fraktionierte Kondensation trennt mit verschiedenen Siedebereichen das Erdgas
- Schrittweise Abkühlung, die zur Kondensation von Primärprodukten führt
- Isolierung
- Reinigung
- Umwandlung in Monomeren
Wie läuft die Aufbereitung von Steinkohle ab?
- Erhitzen unter Abwesenheit von Sauerstoff (Verkokung)
- Es entstehen: Koks, Kokereigas, Steinkohlenteer (wertvollstes Produkt)
- Isolierung durch Destillation und Cracking
Wie werden Kalkstein, Steinsalz und Flussspat aufbereitet?
Kalkstein → Kalk (durch Brennen) → Ethin
Steinsalz → Chlor → chlorhaltige Polymere (z.B. PVC)
Flussspat → Fluorwasserstoff → Fluorpolymere (z.B. PTFE)
Was sind die momentan diskutierten Nachteile von Kunststoffen?
- geringe Recyclingquote
- Kurzlebigkeit vieler Verpackung
- unkontrollierte Einträge von Kunststoffmüll, besonders in Gewässer (⅓ des Mülls im Meer sind von Menchen geworfene Kunststoffe “Marine Litter”
- wachsende Menge am Mikrokunststoffe (kleine Kunststoffpartikel, Durchmesser weniger als 5mm)
Was sind die Ziele der Europäischen Kommission in Bezug auf Kunststoff und seine Folgen?
- ab 2030 sind alle Kunststoffverpackungen auf dem EU-Markt rezyklierbar
- Verbrauch von Einwegkunststoffen wird reduziert
- absichtliche Verwendung von Mikroplastik wird beschränkt
Liste sie die Dichte von Kunststoffen, Aluminium, Titan, Eisen, Keramiken?
Kunststoffe; 0,8-2,2 g/cm^3
Aluminium: 2,7 g/cm^3
Titan: 4,5 g/cm^3
Keramik: 3,7-4,0 g/cm^3
In welchen natürlichen Werkstoffen sind Makromoleküle zu finden?
- Elfenbein
- Leder
- Holz
- Bernstein
- Teer
- Baumwolle
- Naturkautschuk
- Seide
Wie stehen “biobasiert” und “bioabbaubar” zueinander?
Biobasierte Kunststoffe können biologisch abbaubar sein, sind es aber oft auch nicht. Umgekehrt sind biologisch abbaubare Kunststoffe nicht zwingend auch biobasiert (Vallah)
Wie läuft die Gewinnung von Monomeren aus Erdöl aus?
- Destillieren
- Cracken
Welche Monomere können aus Erdöl gewonnen werden?
Buten
Butadien
Ethen
Propen
Wie werden Monomere aus Erdgas gewonnen?
- Trocknen
- H2S/C02 trennen
- Fraktioniere Kondensation
Wir werden Monomere aus Steinkohle gewonnen?
→ durch Verkokung
Welche Herausforderungen bestehen bei gemischten Thermoplastabfällen, um diese weiter verwenden zu können? Nennen Sie ein Beispiel für eine Anwendung von gemischtem, recyceltem Thermoplastabfall und zwei Herausforderungen bei der Verarbeitung
Anwendung: Herstellung zu dickwandigen Produkten
Probleme: thermodynamische Unverträglichkeit, Verschmutzung ändert mech. Eigenschaften
