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Baustoffkunde 3 > Kunststoff-Klausuren > Flashcards

Kunststoff-Klausuren Flashcards

1
Q

Der Kunststoff ist ein Duroplast

A 
• Schwach
vernetztes
Polyurethan
(Polyaddition)
- Nein
• Epoxidharz
(Polyaddition)
- Ja
• Polyethylen,
(Polymerisation)
- Nein
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2
Q

Die Ausgangsstoffe des Kunststoffs werden im allgemeinen in zwei voneinander
getrennten Gebinden auf die Baustelle
geliefert und dort vermischt.

A 
• Schwach
vernetztes
Polyurethan
(Polyaddition)
- Ja
• Epoxidharz
(Polyaddition)
- Ja
• Polyethylen,
(Polymerisation)
- Nein
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3
Q

Der Kunststoff kann durch Schweißen

verbunden werden.

A 
• Schwach
vernetztes
Polyurethan
(Polyaddition)
- Nein
• Epoxidharz
(Polyaddition)
- Nein
• Polyethylen,
(Polymerisation)
- Ja
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4
Q

Der Kunststoff kann unverstärkt und ungefüllt als tragendes Element in einem
Gebäude verwendet werden.

A 
• Schwach
vernetztes
Polyurethan
(Polyaddition)
- Nein
• Epoxidharz
(Polyaddition)
- Nein
• Polyethylen,
(Polymerisation)
- Nein
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5
Q

Glasübergangstemperatur

A

Übergang des Kunststoffes vom hart-elastischen, teils spröden in
den weich-elastischen Zustand.

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6
Q

Zersetzungstemperatur

A

Temperatur, bei der der chemische Aufbau völlig zerstört wird,
d. h. die Makromoleküle zerfallen irreversibel in niedermolekulare
Bruchstücke.

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7
Q

Nennen Sie jeweils einen Werkstoff mit maßgeblichem Polymeranteil mit einer Dichte von etwa
0,1 g/cm³

A

Eine vergleichsweise niedrige Dichte erreicht ein Kunststoff nur durch Erzeugung
von Hohlräumen durch Schäumen. Werkstoffe mit dieser Dichte sind Schaumstoffe wie XPS, EPS oder geschäumtes Polyurethan

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8
Q

Nennen Sie jeweils einen Werkstoff mit maßgeblichem Polymeranteil mit einer Dichte von etwa
1 g/cm³

A

Die Dichte der meisten Kunststoffe liegt um 1 g/cm³. Epoxidharz, Polyethylen etc

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9
Q

Nennen Sie jeweils einen Werkstoff mit maßgeblichem Polymeranteil mit einer Dichte von etwa
2 g/cm³

A

Die Dichte von 2 g/cm³ wird nur von wenigen Kunststoffen erreicht. Eine
Ausnahme ist z. B. Polytetraflourethylen (PTFE). Mit Gestein gefüllte Kunststoffe,
wie Polymermörtel (Polymer concrete) oder für eine erhöhte Abriebsfestigkeit
gefüllte Kunststoffe, können eine Dichte von 2 g/cm³ erreichen.

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10
Q

Die Wärmedehnzahl von Kunststoffen ist

A

größer als/wie die von Beton

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11
Q

Der spezifische elektrische Widerstand p von

Kunststoffen ist

A

größer als/wie der von Beton.

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12
Q

Die Zugfestigkeit t der meisten Kunststoffe ist

A

größer als/wie der von Beton.

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13
Q

Die Brennbarkeit der meisten Kunststoffe ist

A

größer als/wie der von Beton.

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14
Q

Nennen Sie zwei für Eigenschaften, die eine Klebbarkeit von Kunststoffen ermöglichen?

Löslichkeit

A

Wenn ein Kunststoff gut löslich ist, kann er an der Oberfläche angelöst
werden und es kann eine molekulare Verzahnung der Fügeteile
entstehen. (Beschreibung nicht notwendig)

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15
Q

Nennen Sie zwei für Eigenschaften, die eine Klebbarkeit von Kunststoffen ermöglichen?

Polarität

A

Wenn ein Kunststoff ausreichend polar ist, kann er unter Ausnutzung
der Polarität der Oberfläche verbunden werden. (Beschreibung nicht
notwendig)

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16
Q

Nennen Sie zwei für Eigenschaften, die eine Klebbarkeit von Kunststoffen ermöglichen?

Benetzbarkeit

A

Die Benetzbarkeit ist ein Maß für die möglichen Wechselwirkungen an
der Oberfläche. (Beschreibung nicht notwendig)

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17
Q

Adhäsiv

Beschreibung Material, sichtbar an den Bruchflächen

Bruchfläche 1

Bruchfläche 2

A
  • Haftung zwischen zwei Materialien
  • Material
  • Kleber
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18
Q

Kohäsiv

Beschreibung Material, sichtbar an den Bruchflächen

Bruchfläche 1

Bruchfläche 2

A
  • Haftung innerhalb eines Materials
  • Kleber
  • Kleber
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19
Q

Geometrische Oberfläche

A

wird durch die Flügelteilabmessungen bestimmt

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20
Q

Wahre Oberfläche

A

wird von der Oberflächenrauheit bestimmt

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21
Q

Wirksame Oberfläche

A

ist die Grenzfläche zwischen Klebstoff und Fügeteil, sie ist abhängig von der Benetzung der wahren Oberfläche durch den Klebstoff.

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22
Q

Nennen Sie zwei unterschiedliche Fasermaterialien, die im Bauwesen zur Zug-Verstärkung von
Kunststoffen eingesetzt werden!

A
  • Glas
  • Carbon
  • Aramid
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23
Q

Nennen Sie zwei unterschiedliche Kunststoffe, die im Bauwesen mittels Laminieren mit
Fasermaterial verstärkt werden!

A

• Epoxidharz
• Ungesättigte
Polyesterharze

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24
Q

Mechanische
Eigenschaften
Verstärken mit Fasern beeinflusst

A
  • Erhöhung der Festigkeit
  • Erhöhung des E-Moduls
  • Reduzierung des Schrumpfens
  • Reduzierung des Kriechens
  • Reduzierung der Temperaturempfindlichkeit
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25
Q

Nicht mechanische

Eigenschaften

A
  • Erhöhung der Dichte (bei Carbon und Glas)
  • Verringerung der Wärmedehnzahl
  • Verringerung der Lichtdurchlässigkeit/Durchsichtigkeit,
  • Erhöhung der Elektr. und Wärmeleitfähigkeit (bei Carbon)
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26
Q

Nennen Sie zwei Umwelteinflüsse, die die Alterung von Kunststoffen begünstigen!

A
  • Hohe Temperaturen
  • UV-Strahlung
  • Feuchtigkeit
  • oxidierende Gase
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27
Q

Auf welche Eigenschaften eines Kunststoffes kann sich die Alterung auswirken? Nennen Sie
zwei!

A
  • Erscheinungsbild (Vergilbung, Verdunklung)
  • mechanische Eigenschaften und Versprödung
  • Wasseraufnahme
  • Durchlässigkeit gegenüber Gasen und Flüssigkeiten
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28
Q

Additiv-Name
Negative Eigenschaft des Kunststoffs

Weichmacher

A

• Weichmacher
• Kunststoff wird innerhalb des Gebrauchsbereiches
flexibler/dehnfähiger

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29
Q

Additiv-Name
Negative Eigenschaft des Kunststoffs

Stabilisatoren

A
  • Stabilisatoren

* Kunststoff wird widerstandsfähiger gegenüber UV-Strahlung

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30
Q

Additiv-Name
Negative Eigenschaft des Kunststoffs

Farbmittel/Pigmente

A

• Farbmittel/Pigmente
• Kunststoff wird farblich ansprechender und die
Widerstandsfähigkeit gegenüber UV-Strahlung wird erhöht

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31
Q

Additiv-Name
Negative Eigenschaft des Kunststoffs

Flammhemmende Zusätze

A
  • Flammhemmende Zusätze

* Kunststoff wird weniger entflammbar/brennbar

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32
Q

Additiv-Name
Negative Eigenschaft des Kunststoffs

Inhibitoren

A

• Inhibitoren
• Kunststoff wird lagerstabiler, es laufen bereits weniger
ungewollte Reaktionen ab

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33
Q

Additiv-Name
Negative Eigenschaft des Kunststoffs

Beschleuniger

A
  • Beschleuniger

* Kunststoff reagiert/vernetzt schneller

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34
Q

Nennen Sie einen Naturstoff/Rohstoff, aus dem Kunststoffe hergestellt werden können!

A
  • Erdöl
  • Erdgas
  • Kohle
  • Zellulose
  • Naturkautschuk
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35
Q

Syntheseverfahren
Polymerisation
1. Wie viele verschiedene Monomere mindestens an der Reaktion beteiligt sind!
2. Welche chemischen Verbindungen/Gruppen vorliegen müssen!
3. Ob ein Nebenreaktionsprodukt auftritt!

A
  1. 1
  2. ungesättigten Doppelbindungen
  3. Kein Nebenprodukt
    (Wärmeenergie)
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36
Q

Syntheseverfahren
Polykondensation
1. Wie viele verschiedene Monomere mindestens an der Reaktion beteiligt sind!
2. Welche chemischen Verbindungen/Gruppen vorliegen müssen!
3. Ob ein Nebenreaktionsprodukt auftritt!

A
  1. 2
  2. mind. zwei reaktive Endgruppen
    je Monomer

3, Niedermolekulares Kondensat

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37
Q

Syntheseverfahren
Polyaddition
1. Wie viele verschiedene Monomere mindestens an der Reaktion beteiligt sind!
2. Welche chemischen Verbindungen/Gruppen vorliegen müssen!
3. Ob ein Nebenreaktionsprodukt auftritt!

A
  1. 2
  2. mind. zwei reaktive Endgruppen
    je Monomer
  3. Kein Nebenprodukt
    (Wärmeenergie)
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38
Q

Nennen Sie die vier Kunststoffarten bzw. die Begriffe, die zur Beschreibung ihres Materialverhaltens (Festigkeits- und Formänderungsverhalten) genutzt werden!

A
  • Amorphe Thermoplaste
  • Teilkristalline Thermoplaste
  • Elastomere
  • Duroplaste
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39
Q

Änderung der Festigkeit und Dehnfähigkeit eines Polymers bei Erhöhung der Temperatur

innerhalb des
Gebrauchsbereichs
Festigkeit
Dehnfähigkeit

A
  • Die Festigkeit wird etwas geringer

* Die Dehnfähigkeit erhöht sich

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40
Q

Änderung der Festigkeit und Dehnfähigkeit eines Polymers bei Erhöhung der Temperatur

über Glasübergangstemperatur
Festigkeit
Dehnfähigkeit

A
  • Die Festigkeit nimmt stark ab

* Die Dehnfähigkeit erhöht sich stark

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41
Q

Änderung der Festigkeit und Dehnfähigkeit eines Polymers bei Erhöhung der Temperatur

über Zersetzungstemperatur
Festigkeit
Dehnfähigkeit

A
  • Der Kunststoff wird zerstört

* Der Kunststoff wird zerstört

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42
Q

Bei welchen Kunststoffen ist ein Verbinden mittels Schweißen möglich?

A

Alle Thermoplaste lassen sich generell schweißen

z. B. PE, PVC oder PMMA

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43
Q

Warum ist dies bei anderen Kunststoffarten nicht möglich?

A

Duroplaste und viele Elasomere haben (kovalent)
vernetzte Kettenstrukturen, die sich thermisch nicht
lösen lassen

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44
Q

Nennen Sie einen Kunststoff, der nur
geschweißt, jedoch nicht geklebt werden
kann!

A

Polyethylen kann aufgrund geringer Löslichkeit und

mangelnder Polarität nicht geklebt werden.

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45
Q

Nennen Sie ein Verfahren, mit dem sich

Kunststoffe mittels Schweißen verbinden lassen!

A

Stumpfstoßschweisen

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46
Q

Nennen Sie zwei unterschiedliche Fasermaterialien, die zur Verstärkung von Kunststoffen eingesetzt werden!

A
  • Glas
  • Carbon
  • Aramid
  • Basalt
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47
Q

Nennen Sie drei Materialeigenschaften des Kunststoffs, die durch das Verstärken mit Fasern beeinflusst werden und beschreiben Sie wie sie jeweils beeinflusst werden!

A
  • Erhöhung der Festigkeit
  • Erhöhung des E-Moduls
  • Reduzierung der Kriechens
  • Reduzierung der Temperaturempfindlichkeit
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48
Q

Lichtkuppel
Kunststoff
Grund

A 
• PMMA Polymethylmetacrylat,
PC Polycarbonat 
• Durchsichtig, schlagzäh und
leichter
(im Vergleich zu Glas)
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49
Q

Beschichtung auf Beton
Kunststoff
Grund

A

• PUR Polyurethan, EP Epoxidharz
• Dehnfähig (PUR) oder
verschleißarm (EP)

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50
Q

Dichtungsbahn
Kunststoff
Grund

A

• PE Polyethylen,
PVC Polyvinylchlorid
• Preiswerte Massenkunststoffe,
technisch dicht

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51
Q

Matrix von faserverstärkten Kunststoffen
Kunststoff
Grund

A

• EP Epoxidharz, UP Polyersterharz,
(PTFE Polytetrafluorethylen für
Sonderanwendungen)
• Hohe Steifigkeit, hohe Dauerhaftigkeit und gute Klebewirkung

52
Q

Nennen Sie die vier Kunststoffarten!

A
  • Amorphe Thermoplaste
  • Teilkristalline Thermoplaste
  • Elastomere
  • Duroplaste
53
Q

Beschreiben Sie die Kettenstruktur dieser vier Kunststoffarten!
Amorphe Thermoplaste:

A

verzweigte Kettenmoleküle

54
Q

Beschreiben Sie die Kettenstruktur dieser vier Kunststoffarten!
Teilkristalline Thermoplaste:

A

bereichsweise lineare Anordnung der Kettenmoleküle

55
Q

Beschreiben Sie die Kettenstruktur dieser vier Kunststoffarten!
Elastomere:

A

Kettenmoleküle mit Weichsegmenten

56
Q

Beschreiben Sie die Kettenstruktur dieser vier Kunststoffarten!
Duroplaste:

A

stark vernetzte Kettenmoleküle

57
Q

Glasübergangstemperatur

A

Temperatur bzw. Temperaturbereich bei der/dem der Kunststoff von dem festen Zustand
(oder auch hartelastischen Zustand, Glaszustand) in den weich-elastischen Zustand übergeht. Die Glasübergangtstemperatur zeigt sich als Wendepunkt in der Schubmodul/
Temperaturkurve. Bei der Glasübergangstemperatur schmilzt der Kunststoff nicht!

58
Q

Zersetzungstemperatur

A

Temperatur bei der der chemische Aufbau völlig zerstört wird, d. h. die Makromoleküle zerfallen irreversibel in niedermolekulare Bruchstücke.

59
Q

Zwei Kunststoffplatten werden mit einem Kunststoffkleber verbunden. Erläutern Sie anhand dieses Beispiels die Begriffe geometrische Oberfläche AGeo, wahre Oberfläche AWahr und wirksame
Oberfläche AWirk einer Klebeverbindung! Welche Fläche (AGeo, AWahr oder AWirk) ist die größte?
Nehmen Sie bei Bedarf eine Skizze zur Hilfe!

A

Die geometrische Oberfläche ist die theoretische Oberfläche bei Berücksichtigung der
Bauteil- bzw. Fügeteilabmessungen.
Die wahre Oberfläche berücksichtigt die Oberflächenrauheit.
Die wirksame Oberfläche ist die vom Klebstoff tatsächlich benetzte Oberfläche, die später
Kraft übertragen kann.
AWahr ist immer größer/gleich als AGeo oder AWirk.

60
Q

Zwei mit einem Kunststoffkleber auf ihren langen Seiten verbundene Holzlatten werden in einem
Versuch auseinandergerissen. Nennen Sie alle möglichen Versagensformen der Verbindung und
geben Sie die für das Versagen maßgebende Festigkeitsgröße an! Wie sehen die beiden Bruchflächen aus? (Hinweis: Verwenden Sie die Begriffe adhäsiv und kohäsiv.)

A

Eine Verbindungsfuge Holz-Kleber-Holz kann auf insgesamt drei verschiedene Weisen
versagen.
1. Kohäsives Versagen des Holzes: die Zugfestigkeit, quer zur Faserrichtung des Holzes ft,90
wird überschritten. In der Bruchfläche ist auf beiden Seiten Holz zu erkennen.
2. Adhäsives Versagen der Fuge zwischen Kleber und Holz: Die Haftungsfestigkeit zwischen
Holz und Kleber wird überschritten. In der Bruchfläche ist auf der einen Seite nur Holz
und auf der Gegenseite nur Kleber zu erkennen.
3. Kohäsives Versagen des Klebers: Die Zugfestigkeit des Klebers wird überschritten. In der
Bruchfläche ist auf beiden Seiten nur Kleber zu erkennen.
In realen Versuchen treten meist Mischungen dieser Brucharten auftreten.

61
Q

Nennen Sie zwei Möglichkeiten, um die Alterung eines neu geplanten Kunststoffbauteils bei UVBelastung zu verringern. (Hinweis: Es ist keine schützende Beschichtung oder Abdeckung
möglich.)

A

Eine besondere Belastungssituation für ein Kunststoffbauteil sollte berücksichtigt und ein
dafür geeignetes Kunststoffmaterial gewählt werden.
Viele Kunststoffe können bei der Herstellung durch Beimischung von Additiven, z. B. Stabilisatoren, beständiger gemacht werden.
Die Beimischung von Pigmenten bei der Herstellung kann besonders die Alterung infolge UVStrahlung verringern.

62
Q

Extrudieren

A

Extruder: Das Kunststoffgranulat wird über einen Trichter dem Extruder zugeführt. Um eine
homogene Schmelze zu erzeugen, wird das Granulat mit der Schnecke eingezogen, gefördert
und durch beheizte Zylinderwände aufgeschmolzen. Mithilfe der Schnecke wird die Schmelze
dann an das jeweils angrenzende Formwerkzeug gefördert

63
Q

Spritzgießen

A

Spritzgießen: Der Extruder spritzt das Extrudat in ein Formwerkzeug. Nach der Aushärtung
(bei Thermoplasten über Abkühlung) wird das Formteil ausgeworfen

64
Q

Strangpressen

A

Strangpressen: Durch ein angeflanschtes Werkzeug mit Mundstück an dem Extruder kann dem
Extrudat eine Form gegeben werden. Direkt nach dem Werkzeug wird das Extrudat abgekühlt.
So können Voll-, aber auch komplexe Hohlquerschnitte erzeugt werden.

65
Q

Folienblasen

A

Folienblasen: Die Schmelze wird vom Extruder in den Blaskopf gefördert. Dieser lenkt das
Extrudat um in die Senkrechte und formt einen Schlauch (Vorformling). Der Kunststoffschlauch tritt aus dem Blaskopf aus und wird nach oben gezogen, gleichzeitig entsteht durch
Zuführen von Luft ein Druck, durch den der Schlauch aufgeblasen wird und sich an die Werkzeugwände anlegt. Dadurch erfolgt die Streckung des Materials, es wird dünner. Für die
Abkühlung wird im Formteil eine Luftzirkulation erzeugt. Nach dem Abkühlen wird der
Folienschlauch seitlich aufgeschnitten und über Walzen abgeführt und aufgewickelt

66
Q

Brandschutz:

A

Nachteil:
Kunststoffe sind bezüglich des Brandschutzes eher kritisch zu sehen. Kunststoffe
erweichen bei erhöhten Temperaturen und verlieren ihre Tragfähigkeit. PVC erzeugt beim
Abbrennen giftige Gase.

67
Q

Dauerhaftigkeit

A

Vor- oder Nachteil:
Bei der Verwendung von Kunststoffen ist das Alterungsverhalten des
jeweiligen Kunststoffes zu beachten. Einige Kunststoffe altern chemisch und physikalisch
unter UV-Strahlung. Häufig führt die Alterung zu einer Verschlechterung der mechanischen
Eigenschaften

68
Q

Mechanisches Tragverhalten

A

Nachteile sind:
Kunststoffe weisen im Vergleich zu anderen Baustoffen eine vergleichsweise geringe Steifigkeit auf. Die Zugfestigkeit ist im Vergleich zu anderen, typischerweise mit Zugkräften beanspruchten Materialien, gering.

Temperatur: Die mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen (besonders PVC) hängen
stark von seiner Temperatur ab. Eine Brücke im Außenbereich wäre potenziell der direkten
Sonnenstrahlung ausgesetzt, wodurch sich die Brücke erwärmen und weicher werden würde.

Kriechen: Ein weiterer Nachteil zu dem kurzzeitigen Tragverhalten stellt das langzeitige
Tragverhalten dar. Unter dauerhafter Belastung kriechen Kunststoffe im Vergleich zu anderen
Baustoffen sehr stark. Dieses Verhalten ist unter erhöhter Temperatur umso ausgeprägter.

69
Q

Abrieb und Verschleiß

A

Nachteil: Kunststoffe, die nicht mit einem abrasionsbeständigen Material gefüllt sind, unterliegen einem ausgeprägten mechanischen Abrieb und Verschleiß.

70
Q

Was empfehlen Sie dem Planungsbüro für Messebau, um trotz der diversen Vor- und Nachteile
von reinem Kunststoff eine Brücke, die größtenteils aus Kunststoffen besteht, realisieren zu
können. (Mind. drei Empfehlungen)

A

Zu empfehlen wäre der Einsatz von Kompositwerkstoffen. Bezüglich der gestalterischen
Möglichkeiten schränken diese den Planer nur minimal ein.

Füllstoffe: Zur Erhöhung der Druckfestigkeit können Kunststoffe mit festen Partikeln (z. B.
Sand) gefüllt werden. Diese erhöhen auch den Abriebswiderstand und verringern die mögliche Brandlast. In Bereichen hoher Zugbelastung sollten Verstärkungsmaterialien zum Einsatz kommen, die die Zugfestigkeit maßgeblich erhöhen können. Durch Wahl eines geeigneten Kunststoffes können zusätzlich bessere Eigenschaften erreicht werden. Der eingesetzte Kunststoff sollte eine Glasübergangstemperatur Tg oberhalb der maximal zu erwartenden Materialtemperatur haben, da oberhalb von Tg größere Kriechverformungen zu erwarten sind. Außerdem können durch Zugeben von Additiven die Eigenschaften des Kunststoffes weiter optimiert werden.

71
Q

Polymerisation

A

Viele Monomermoleküle gleicher Art werden in einer Kettenwachstumsreaktion durch Aufspalten der Doppelbindungen zu einer Molekülkette zusammengebaut. Zur Aufspaltung der Doppelbindungen sind
Startenergie (z. B. Wärme) und ein Initiator erforderlich. Es entstehen
freie Bindungsarme, an die sich weitere Moleküle anbinden lassen.

72
Q

Polykondensation

A

Bei der Polykondensation werden zwei verschiedene Molekülarten, die
an ihren Enden funktionelle Gruppen aufweisen, in einer Stufenwachstumsreaktion zu Makromolekülen zusammengebaut. Dabei kommt es
zur Abspaltung eines Kondensats (z. B. Wasser).

73
Q

Polyaddition

A

Bei der Polyaddition werden zwei verschiedene Molekülarten, die an
ihren Enden funktionelle Gruppen aufweisen, in einer Stufenwachstumsreaktion zu Makromolekülen zusammengebaut. Dabei findet ein
Atomübergang statt. Im Unterschied zur Polykondensation entsteht
hier kein Kondensat.

74
Q

Für das Verkleben von Kunststoffen wichtige Eigenschaften sind:

A

Löslichkeit:
Wenn ein Kunststoff gut löslich ist, kann er an der Oberfläche angelöst
werden und es kann eine molekulare Verzahnung der Fügeteile entstehen.
Polarität:
Wenn ein Kunststoff polar ist, kann er unter Ausnutzung der Polarität der
Oberfläche verbunden werden.
Benetzbarkeit:
Die Benetzbarkeit ist ein Maß für die möglichen Wechselwirkungen an der
Oberfläche des Fügeteils und damit der Haftung.

75
Q

Adhäsiv

A

Haftung zwischen Fügeteil und Kleber

76
Q

Kohäsiv

A

Haftung innerhalb des Klebers oder des Fügeteils

77
Q

Beschreiben Sie die Anordnung der Molekülketten von Epoxidharz

A

Epoxidharz ist ein Duroplast. In Duroplasten sind vergleichsweise kurze und steife Ketten
miteinander vernetzt

Vernetzt

78
Q

Beschreiben Sie die Anordnung der Molekülketten von Plyethylen

A

Bei Polyethylen sind die Melkülketten vergleichsweise langkettig und
nicht vernetzt. Da sich in Polyethylen die Ketten vermehrt zu dichten und geordneten
Bereichen anordnen hat es eine hohe Kristallinität.

Teilkristallin

79
Q

Wie unterscheiden sich die molekularen Aufbauten eines amorphen und eines teilkristallinen
Thermoplasten voneinander?

A

In amorphen Thermoplasten sind die Abstände zwischen den Molekülketten größer, wodurch
sie beweglicher sind. In teilkristallinen Thermoplasten gibt es sowohl amorphe als auch
kristalline Bereiche, in denen sich die Molekülketten in regelmäßigen Strukturen anordnen,
dadurch dichter zusammen liegen und der Zusammenhalt der Molekülketten stärker wird.

80
Q

Polyethylen (PE) wird häufig in den zwei Arten PE-HD und PE-LD hergestellt und verwendet.
Wofür stehen die Abkürzungen HD und LD? Welcher der PE-Arten ist steifer, bzw. hat einen
höheren E-Modul.

A

Die Kürzel kommen aus dem Englischen und stehen für „high density“ und „low density“ –
„hohe Dichte“ und „niedrige Dichte“. Zusammen mit der unterschiedlichen Dichte
unterscheidet sich auch die Festigkeit. PE-HD hat einen höheren E-Modul als PE-LD:
EPE LD < EPE HD

81
Q

Bedingt durch die Entstehungsreaktionen und den Molekülaufbau von Epoxidharz (Polyaddition)
und Polyethylen (Polymerisation) können die beiden Kunststoffe unterschiedlich auf der Baustelle
verarbeitet werden. Nennen Sie für beide Kunststoffe eine typische Art, in der der Kunststoff auf
der Baustelle verarbeitet wird!

A

Epoxidharze entstehen aus zwei Komponenten in einer Polyadditions-Reaktion. Deshalb kann
Epoxidharz als zwei-komponentiges Gebinde geliefert, auf der Baustelle gemischt und in
flüssiger Form appliziert werden. Eine andere mögliche Verarbeitung von vorgefertigten
Epoxidharz-Bauteilen ist das Verkleben.
Polyethylen entsteht aus dem Monomer Ethen in einer Polymerisationsreaktion, die nur unter
definierten Bedingungen und nicht ohne weiteres auf der Baustelle stattfinden kann. Aus
diesem Grund wird Polyethylen i.d.R. als Halbzeug, also z. B. als Rohr, Tafel oder Folie auf die
Baustelle geliefert und dort also Thermoplast durch z. B. Schweißen oder Klemmen zu einem
fertigen Element, wie einer Folienabdichtung oder einem Rohrleitungssystem, verbunden.
Polyethylen kann nicht verklebt werden.

82
Q

Wie ist die Glasübergangstemperatur Tg definiert?

A

Temperatur bei der der Kunststoff vom festen Zustand (oder auch hartelastischer Zustand,
Glaszustand) in den weich-elastischen Zustand übergeht. In den Schubmodul-Verläufen ist
die Glasüberganstemperatur durch den Wendepunkt in den Kurven definiert. Beim
überschreiten von Tg schmilzt der Kunststoff nicht.

83
Q

Treffen Sie eine Aussage (geringer, gleich, größer) für die Wärmedehnung α und die elektrische
Leitfähigkeit σ von massivem Kunststoff im Vergleich zu Beton (αBeton 10-5 /K; σBeton = 10-4 S/m)!

A

Die Wärmedehnzahl α von Kunststoffen ist im Allgemeinen um etwa eine Zehnerpotenz
größer, als die von Beton oder Stahl. αKunststoff ≈ 10-4 /K

Die elektrische Leitfähigkeit σ von Kunststoffen ist gut fünf Zehnerpotenzen geringer, also
viel geringer, als die von Beton. σKunststoff ≈ 10-9 S/m.

84
Q

Nennen Sie zwei Möglichkeiten, um die Alterung eines neu geplanten Kunststoffbauteils zu verringern. (Hinweis: Es ist keine schützende Beschichtung oder Abdeckung möglich.)

A

Eine besondere Belastungssituation für ein Kunststoffbauteil sollte berücksichtigt und ein
dafür geeignetes Kunststoffmaterial gewählt werden.

Viele Kunststoffe können bei der Herstellung durch Beimischung von Additiven, z. B.
Stabilisatoren, beständiger gemacht werden.

Die Beimischung von Pigmenten bei der Herstellung kann besonders die Alterung infolge UVStrahlung verringern.

85
Q

Nennen Sie einen Kunststoff, der unter allen in der Natur vorkommenden Umweltbelastungen
keine oder nur minimale Alterungserscheinungen zeigt und aus diesem Grund für besonders
beanspruchte und trotzdem dauerhafte Konstruktionen eingesetzt wird.

A

Flourpolymere wie Polytetraflourethylen (PTFE, auch bekannt unter dem Handelsnamen
Teflon) oder Ethylen-Tetraflourethylen (ETFE) sind sehr stabil gegenüber Umwelteinflüssen.
Aus diesem Grund können diese gut für stark UV- oder chemisch-belastete Bauteile
eingesetzt werden.

86
Q

Wieviele verschiedene Monomere sind minimal an den verschiedenen Reaktionen beteiligt?
Welche Produkte können, neben dem Polymer, bei einer der Reaktionen noch entstehen?

A

(1) Polymerisation: Mindestens ein Monomer, z. B. Ethen bei Polyethylen.

(2) Polyaddition: Es werden mindestens zwei verschiedene Monomere (A und B) benötigt,
z. B. ein Diisocyanat und ein Diol bei Polyurethan.

(3) Polykondensation: Es werden mindestens zwei verschiedene Monomere (A und B)
benötigt, z. B. ein Diol und Phosgen bei Polycarbonat.

Zusätzlich entsteht bei der Polykondensation ein niedermolekulares Kondensat. Dieses kann
z. B. Chlorwasserstoff (bei PC) oder Wasser (bei UP) sein.

87
Q

Geben Sie jeweils einen Kunststoff an, der sich durch Polymerisation, Polyaddition und Polykondensation bildet (insgesamt drei Kunststoffe)!

A

(1) Polymerisation: PE Polyethylen, PVC Polyvinylchlorid, PMMA Polymethylmetakrylat
(2) Polyaddition: EP Epoxidharz, PUR Polyurethan
(3) Polykondensation: PC Polycarbonat, UP Polyesterharz

88
Q

Ordnen sie Epoxidharz (EP), Polyethylen (PE), Polyurethan (PUR) und Polyvinylchlorid (PVC)
ihren Klassen zu (Tipp: eine Klasse ist z. B. amorpher Thermoplast)!

A

Epoxidharz (EP) gehört zu den Duroplasten.
Polyethylen (PE) gehört zu den teilkristallinen Thermoplasten.
Polyurethan (PUR) gehört zu den Elastomeren.
Polyvinylchlorid (PVC) gehört zu den amorphen Thermoplasten

89
Q

Welche der vier Kunststoffe (EP, PE, PUR und PVC) haben eine vernetzte Molekülstruktur?

A

Polyvinylchlorid (PVC) und Polyethylen (PE) sind Thermoplaste, also nicht vernetzt.

Polyurethan (PUR) und Epoxidharz (EP) sind meist vernetzt.

90
Q

Wofür stehen die Abkürzungen PE und EP?

A

PE = Polyethylen

EP = Epoxidharz

91
Q

Ordnen sie PE und EP den

richtigen Klassen zu.

A

PE ist bei den teilkristallinen Thermoplasten und EP bei den Duroplasten einzuordnen.

92
Q

PE entsteht durch Polymerisation:

A
  • ein Monomer: {z.B. Ethen bei Polyethylen) ist der Ausgangsstoff.
  • Kettenwachstum: Die Doppelbindung des Monomers werden „aufgeklappt”, und das freie
    Ende bindet das nächste Monomer an die Kette.
  • Kettenabbruch: Der Prozess endet, wenn keine Monomere mehr zur Verfügung stehen.
93
Q

EP entsteht durch Polyaddition:

A
  • Zwei verschiedene Monomere im richigen stöchiometrischen Verhältnis sind die Ausgangsstoffe.
  • Über die chemische Reaktion entsteht eine Verbindung zwischen den Monomeren.
  • Dieser Prozess wiederholt sich bis keine passenden Monomere mehr zur Verfügung
    stehen.
94
Q

Treffen Sie eine Aussage über das Verhalten von PE und EP beim Erhitzen. Wie verändert sich
das Materialverhalten in welchen Temperaturbereichen?

A

PE ist ein Thermoplast. Dieser wird beim Erhitzen oberhalb des Glasübergangspunktes
zunächst weich und geht dann bei Überschreiten der Fließtemperatur in eine Schmelze über.
Bei weiterem Erhitzen und Überschreiten der Zersetzungstemperatur wird die polymere
Struktur von PE zerstört.
EP ist ein Duroplast. Dieser wird beim Erhitzen weicher, jedoch nie flüssig. Oberhalb des
Zersetzungspunktes wird die polymere Struktur von EP zerstört.

95
Q

Kunststoffteile können über veschiedene Verfahren verbunden werden. Ordnen Sie PE und EP
jeweils ein sinnvolles Verfahren zu und begründen Sie Ihre Entscheidung.

A

PE ist unpolar, schwer benetzbar und kaum löslich. Um einen Kunststoff kleben zu können
muss jedoch mindestens einer dieser Bedingungen erfüllt sein. PE ist also nicht klebbar. PE
lässt sich jedoch auf Grund seiner Eigenschaften als Thermoplast außerordentlich gut
schweißen.

EP ist kein Thermoplast und kann aus diesem Grund nicht durch Schweißen verbunden
werden. EP selbst wird bereits als Klebstoff angewendet und auch Teile aus EP können gut
durch Kleben verbunden werden.

96
Q

PE und EP werden beide im Bauwesen für diverse Zwecke angewendet. Nennen Sie für beide
zwei (insgesamt vier) Einsatzmöglichkeiten.

A

PE wird z. B. für Trink- und Abwasserleitungen, Deponieeindeckungen, Abdeckfolien,
Erdbewehrung genutzt.

EP wird z. B. zur Verpressung von Rissen, zur Abdichtung von Betonoberflächen, zum
Korrosionsschutz, in GfK/CfK genutzt.

97
Q

Nennen Sie jeweils einen Effekt auf molekularer Ebene, mit denen die elastischen, die viskosen
und die viskoelastischen Anteile erklärt werden. Ergänzen Sie bei Bedarf eine kleine Skizze

A

Elastisches Materialverhalten wird meist über eine Valenzwinkelstreckung erklärt.

Viskoses Materialverhalten wird meist durch Kettengleiten erklärt.

Viskoelastisches Materialverhalten wird über Kettenstreckung bzw. -orientierung erklärt.

98
Q

Nennen Sie einen für das Bauwesen elementaren Einsatzbereich, in dem unverstärkter Kunststoff auf Grund seines zeitabhängigen Materialverhaltens nicht anwendbar ist

A

Als statisch tragendes Bauteil sind unverstärkte Kunststoffe auf Grund ihrer hohen
zeitabhängigen Verformung nicht geeignet.

99
Q

Womit kann ein Bauteil aus Kunststoff verstärkt werden, um sein zeitabängiges Kriechen zu
vermindern bzw. seine Zugfestigkeit maßgeblich zu erhöhen?

A

Durch das Einbetten von ausgerichteten Glas- oder Carbonrovings· oder -matten kann die
Zugfestigkeit eines Kunststoffes massiv erhöht werden, bzw. sein zeitabhängiges Kriechen
vermindert werden. Der Kompositwerkstoff nennt sich, je nach Fasertyp, Glasfaser- bzw.
Carbonfaser verstärkter Kunststoff (GfK bzw CfK).

100
Q

Womit kann ein Belag aus Kunststoff modifiziert werden, um seine Abriebsfestigkeit zu erhöhen?

A

Bodenbeläge aus. Kunststoff werden für Industriefußböden mit Gesteinskörnungen gefüllt.
Diese haben eine im Vergleich zum Kunststoff wesentlich bessere Abriebsfestigkeit.

101
Q

Nennen Sie mindestens vier einfache Tests, mit denen Sie einen Kunststoff identifizieren, oder
zumindest auf eine kleine Auswahl von Möglichkeiten einschränken können.

A

Optik, Dichte, Überbiegen und Begutachtung des mechanischen Verhaltens, Erhitzen,
Griffigkeit, Löslichkeit.

Die Untersuchung der beim Abbrennen entstehenden Gase auf Gerüche, die Brennbarkeit bei
entfernen der Flamme und die Farbe der Flamme beim Brennen können auch Aufschluss über
die Art eines Kunststoffes bringen, sind aber auf Grund der Vergiftungsgefahr vom Fachlabor
durchzuführen.

102
Q

Polymere
Epoxidharz
EP

A

Kunststoffgruppen

Duroplast

103
Q

Polymere
Polyethylen
PE

A

Kunststoffgruppen

(Teilkristalliner) Thermoplast

104
Q

Polymere
Polyvinylchlorid
PVC

A

Kunststoffgruppen

(Amorpher) Thermoplast

105
Q

Polymere
Polystyrol
PS

A

Kunststoffgruppen

(Amorpher) Thermoplast

106
Q

Polymere
Polyurethan
PUR

A

Kunststoffgruppen

Elastomer, Duroplast oder Thermoplast

107
Q

Polymere
Polycarbonat
PC

A

Kunststoffgruppen

(Amorpher) Thermoplast

108
Q

Polymere
Polymethylmethacrylat
PMMA

A

Kunststoffgruppen

(Amorpher) Thermoplast

109
Q

Polymere

Kautschuk

A

Kunststoffgruppen

Elastomer

110
Q

Kunststoffe

Epoxidharz

A

Anwendungsbeispiel Baubereich

Klebstoff, Rissinjektion, Beschichtungsmaterial, GFK

111
Q

Kunststoffe

Polyurethan

A

Anwendungsbeispiel Baubereich
1- oder 2-Komponenten-Schaum (Montageschaum)
Beschichtungsmaterial, Rissinjektion, PolyurethanDämmschicht in Sandwichelementen (PUR-Hartschaum)

112
Q

Kunststoffe

Polystyrol

A

Anwendungsbeispiel Baubereich

Dämmstoff

113
Q

Kunststoffe

PMMA

A

Anwendungsbeispiel Baubereich

als Glasersatz z.B. für Oberlichter, Wintergärten

114
Q

Kunststoffe

Weich-PVC

A

Anwendungsbeispiel Baubereich

Fußbodenbeläge, Folien, Leitungsumhüllungen

115
Q

Kunststoffe

Polyethylen

A

Anwendungsbeispiel Baubereich

Rohrleitungen, Folien

116
Q

Schwimmtest in Wasser oder anderen Lösungen unterschiedlicher Dichte

A

Beurteilung der Dichte

Kunststoff schwimmt => Dichte des Kunststoffs ist kleiner als die der Flüssigkeit

Kunststoff sinkt => Dichte des Kunststoffs ist größer als die der Flüssigkeit

Kunststoff schwebt => Dichte des Kunststoffs entspricht in etwa der der Flüssigkeit

117
Q

Bruchtest (Zerbrechen des Kunststoffs)

A

Beurteilung des Bruchbildes: kein Bruch, zäher Bruch, spröder Bruch

118
Q

Brenntest

A

Beurteilung der Entflammbarkeit: nicht, normal, schwer entflammbar

Beurteilung des Geruchs: wachsartig, süßlich, stechend, geruchlos

Beurteilung der Flammenfärbung: z. B. gelb leuchtend, grüngelb, hell mit blauem Kern

119
Q

Löslichkeitstest

A

Beurteilung der Löslichkeit in Abhängigkeit vom verwendeten Lösemittel

Kunststoffoberfläche wird entweder angelöst (klebrige Oberfläche oder Materialverlust erkennbar) oder bleibt unverändert

120
Q

Verbinden mittels Schweißen
möglich? Welche Kunststoffarten sind nicht schweißbar?
Thermoplaste

A

sind schweißbar

Polymerketten werden durch zwischenmolekulare Kräfte (Nebenvalenzkräfte) zusammengehalten.

Temperaturerhöhung bewirkt einen Abbau der Bindungskräfte Î Überführung des Materials
in einen Schmelzezustand beim Schweißen.

Kunststoffe der beiden Fügeteile fließen im Bereich der Schweißnaht ineinander und erstarren nach dem Abkühlen wieder.

121
Q

Verbinden mittels Schweißen
möglich? Welche Kunststoffarten sind nicht schweißbar?
Duroplaste und Elastomere

A

sind nicht schweißbar

Polymerketten sind durch Atombindungen (Hauptvalenzkräfte) fest miteinander verbunden.

Durch Erhitzen lassen sich diese Kunststoffe nicht in einen Schmelzezustand überführen.

Netzwerk kann nur unter Zerstörung der Atombindungen aufgelöst werden Î keine Verknüpfung oder Vermischung der Kunststoffe zweier Fügeteile durch Erhitzen möglich.

122
Q

Nennen Sie drei Grundverfahren der Kunststoff-Schweißtechnik und erläutern Sie, wie jeweils
die Erwärmung des Kunststoffs erzielt wird!

Verfahren

Warmgasverfahren

A

Erwärmung

Warmgasstrom

123
Q

Nennen Sie drei Grundverfahren der Kunststoff-Schweißtechnik und erläutern Sie, wie jeweils
die Erwärmung des Kunststoffs erzielt wird!

Verfahren

Ultraschallverfahren

A

Erwärmung

Umsetzung von Schallenergie in Wärme

124
Q

Nennen Sie drei Grundverfahren der Kunststoff-Schweißtechnik und erläutern Sie, wie jeweils
die Erwärmung des Kunststoffs erzielt wird!

Verfahren

Heizelement

A

Erwärmung

Kontakt mit dem Heizelement

125
Q

Nennen Sie drei Beispiele für die Ausbildung von Schweißnähten, die beim Verschweißen von
Kunststofffolien ausgeführt werden können! Erläutern Sie diese jeweils in Form einer Skizze!

A

Tabelle letzte Klausur

Baustoffkunde 3 (5 decks)

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