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Werkstoffkunde II > Kunststoffe > Flashcards

Kunststoffe Flashcards

1
Q
  1. Metalle bestehen aus Kristallen, deren Kristallgitter in meist dichter Packung mit starker
    Metallbindung zusammen halten. Woraus bestehen im Vergleich dazu die Kunststoffe?
A

Kunststoffe sind amorph und bestehen aus kovalent gebundenen Makromolekülen
auf Basis des Nichtmetalls Kohlenstoff mit schwacher zwischenmolekularer Bindung,
einige sind teilkristallin und bilden Molekülgitter, keine dichte Packung

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2
Q
  1. a) Nennen Sie mindestens vier Elemente aus denen Kunststoffe bestehen!

b) Ordnen Sie die folgenden Elemente und Werkstoffe in die Dichtebereiche ein. Al,
Fe, Cu, Zn, Pb, Mg, Ti, Holz, Kunststoffe

c) Begründen Sie die Einordnung der Kunststoffe!

A

a) C, H, O, N, S, Cl, F, Si

Dichte
kg/ dm < 1,7 / 1,7….5 / 5….10 / > 10

            Holz,

           Kunststoff /   Mg, Al, Ti    /    Fe, Cu, Zn /              Pb

c) Da Kunststoffe aus Kohlenwasserstoffen und deren Abkömmlingen bestehen (reiner C hat eine Dichte von 2,2 kg/dm3) und keine dichten Packungen aufweisen, sind sie leichter als die Leichtmetalle

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3
Q

3 a) Warum sind Kunststoffe im Allgemeinen chemisch beständig?

A
  • bestehen aus chemischen Verbindungen, in denen die Elemente durch sehr stabile
    Atombindung ihr Energieminimum gefunden haben
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4
Q

3 b) Welche elektrische Leitfähigkeit haben Kunststoffe?

A
  • es sind Nichtleiter, da die Valenzelektronen sämtlich in Elektronenpaaren gebunden
    sind: Isolierstoffe
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5
Q

3 c) Sind Kunststoffe entflammbar und brennbar?

A
  • ja, durch den Anteil an C und H werden bei Überhitzung die Makromoleküle
    gespalten, es entstehen brennbare Gase
  • Brennprobe wird zur schnellen Erkennung des Kunststofftyps angewandt
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6
Q

3 d) Vergleichen Sie die Biegefestigkeit (E-Modul) von Metall und Kunststoff!

A
  • Kunststoffe sind wesentlich biegeweicher als Metalle, d.h. sie haben einen deutlich
    kleineren E-Modul
  • Ursache sind die schwachen Bindungskräfte zwischen den Molekülen und das
    Fehlen der dichten Packung
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7
Q
  1. Die Moleküle von chemischen Verbindungen (z.B. Methan CH 4 ) haben gleiche
    Zusammensetzung und konstante Größe. Wie steht es damit bei den Kunststoffen?
A
  • Kunststoffe bestehen aus ketten- oder netzartigen Makromolekülen von
    unterschiedlicher Länge
  • es kann nur eine mittlere relative Molekülmasse angegeben werden
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8
Q
  1. Das Verhalten der C-Atome bei der Bindung mit H-Atomen in den Kohlenwasserstoffen
    ist Grundlage der Kunststoffchemie. Welche zwei besonderen Eigenschaften der C-
    Atome sind dies?
A
  • C-Atome können untereinander Bindungen zu ketten- oder ringförmigen Molekülen
    eingehen
  • mit steigender Kettenlänge steigen Dichte und Schmelzpunkt der Stoffe
  • C-Atome können Doppel- und Dreifachbindungen eingehen
  • Moleküle mit solchen Bindungen sind sehr reaktiv
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9
Q
  1. a) Kunststoffe werden nach ihrer Entstehungsreaktion in drei große Gruppen eingeteilt.
    Nennen Sie Namen der Reaktion und je ein Polymer!
A

Polykondensation: PF, MF
Polymerisation: PVC, PP, PE
Polyaddition: PU, EP

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10
Q

6b) Nach allen drei Reaktionen können jeweils zwei Arten von räumlich unterschiedlich
gebauten Makromolekülen entstehen, die dem Polymer grundsätzliche mechanisch-
technologische Eigenschaften geben. Vervollständigen Sie folgende Übersicht!

A

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11
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polykondensation!
    a) Unter welchen Bedingungen entstehen lineare Fadenmoleküle?
A
  • das Monomer muss zwei reaktionsfähige Stellen besitzen
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12
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polykondensation!
    b) Unter welchen Bedingungen entstehen Raumnetzmoleküle?
A
  • das Monomer muss mehr als zwei reaktionsfähige Stellen besitzen
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13
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polykondensation!
    c) Geben Sie eine Kurzbeschreibung der Polykondensation!
A
  • stufenweise Vereinigung vieler kleiner Moleküle zweier organischer Verbindungen
    unter Abspaltung eines niedermolekularen Nebenprodukten
    • in Abhängigkeit von Monomeren entstehen als niedermolekulare Nebenprodukte H 2 O,
      H 2 , Halogenwasserstoff, Schwefelwasserstoff, Alkohol
    • Stufenreaktion
      1. Stufe: Abbruch nach dieser Stufe entstehen lineare
      Makromoleküle
      2. Stufe: durch Temperatur- und/oder Druckerhöhung entstehen an
      reaktionsfähigen Stellen der Kettenmoleküle Seitenketten
      entstehen verzweigter Makromoleküle
      3. Stufe: durch weitere Temperatur- und/oder Druckerhöhungen
      kommt es zur Verknüpfung benachbarter Kettenmoleküle
      entstehen vernetzter Makromoleküle Endprodukt: Duroplast
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14
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polykondensation!

d) Nennen Sie mindestens zwei Beispiele für durch Polykondensation hergestellte
Polymere!

A

MF(Melamin-Formaldehydharze), ungesättigte UP, PA (Polyamid), PC

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15
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polymerisation!
    a) Was bedeutet Polymerisationsgrad?
A
  • Anzahl der Monomer-Bausteine in einem Makromolekül
  • wegen der unterschiedlichen Molekülgrößen ist es ein Mittelwert
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16
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polymerisation!
    b) Welche Gestalt der Makromoleküle wird angestrebt (Begründung)?
A
  • linear gebaute Ketten und solche , bei denen die Seitenketten einseitig angeordnet
    sind
  • sie können dichter nebeneinander liegen (Kristallisation)
    -dadurch steigen Dichte und die zwischenmolekularen Kräfte (Sekundärbindungen)
  • deshalb bessere mechanische und thermische Eigenschaften
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17
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polymerisation!
    c) Was bedeutet Copolymerisation?
A
  • Polymerisation zwischen zwei oder mehr verschiedenen Monomeren
  • es entstehen gemischte Kettenmoleküle
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18
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polymerisation!
    d) Nennen Sie mindestens drei Beispiele für Polymerisationskunststoffe!
A
  • PVC, PE, PP, PTFE, POM
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19
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polyaddition!

a) Welche Voraussetzung müssen die monomeren Stoffe erfüllen, damit (1)
Fadenmoleküle, (2) Raumnetzmoleküle entstehen?

A

(1) – beide Monomere müssen zwei reaktionsfähige Gruppen besitzen
(2) – mindestens ein Monomer muss drei reaktionsfähige Gruppen besitzen

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20
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polyaddition!
    b) Geben Sie eine Kurzbeschreibung der Polyadditionsreaktion!
A
  • entstehen von Makromolekülen durch wechselseitige Anlagerung verschiedener
    Monomermoleküle unter Platzwechselreaktion von H-Atomen
  • die Atome addieren sich ohne Entstehung eines niedermolekularen Nebenprodukts.
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21
Q
  1. Beantworten Sie folgende Fragen zur Polyaddition!
    c) Nennen Sie mindestens zwei Polyadditionskunststoffe!
A
  • EP, PUR,
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22
Q
  1. Welche Auswirkung hat die tetraedrische Anordnung der vier Orbitale des C-Atoms
    auf:

a) die Gestalt der Kettenmoleküle

A
  • die einzelnen Monomerbausteine (Kettenglieder) liegen unter dem Tetraederwinkel
    (109,5°) zueinander
  • Kette ist dadurch nicht gestreckt sondern „zick-zack-förmig“ gebaut
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23
Q
  1. Welche Auswirkung hat die tetraedrische Anordnung der vier Orbitale des C-Atoms
    auf:

b) das mechanische Verhalten beim Strecken eines Kettenmoleküls?

A
  • Kettenglieder werden elastisch gestreckt und auch gegeneinander verdreht
  • dabei treten Rückstellkräfte auf, welche versuchen, die ursprüngliche, gewinkelte
    Stellung wieder einzunehmen
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24
Q
  1. Im Polymer treten zwei verschieden starke Bindungskräfte auf. Nennen Sie diese mit
    Angabe der Stärke, der Partner, zwischen denen sie wirken und der evtl.
    Einflussgrößen!
A
  • Primärbindungen sind starke Elektronenpaarbindungen zwischen den
    Kettengliedern
  • sind von der Art der Monomere abhängig
    -Sekundärbindungen sind schwache Kräfte (Nebenvalenzbindungen) zwischen den
    Ketten
  • abhängig von der Molekülgestalt (gestreckt, sperrig), Moleküllänge, innerer
    Ordnung und Temperatur
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25
Q
  1. Mit steigender Länge der Molekülketten ändert sich die Zugfestigkeit des Polymers. In
    welcher Weise geschieht dies (Begründung)?
A
  • mit steigender Kettenlänge werden die Sekundärbindungen zwar größer als die
    Primärbindungen, der Bruch erfolgt jedoch jetzt in der Kette selbst, d.h. die
    erreichbare Zugfestigkeit ist durch die Primärbindungen nach oben begrenzt
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26
Q
  1. Die Struktur der Makromoleküle beeinflusst die Eigenschaften der Kunststoffe.
    a) Ordnen Sie die folgenden Begriffe einander zu!

1 Fadenmoleküle a) hart, spröde A) Elastomer
2 Fadenmoleküle(schwach vernetzt) b) gummi-elastisch B) Plastomer

3 Raumnetzmoleküle c) plastisch verformbar

C) Duromer

A

1 Fadenmoleküle c plastisch verformbar B Plastomer

2 Fadenmoleküle schwach vernetzt b gummi-elastisch A Elastomer

3 Raumnetzmoleküle a hart, spröde C Duromer

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27
Q

13b) Worauf beruht die plastische Verformbarkeit der Thermoplaste bei höheren
Temperaturen?

A
  • mikrobrownsche Bewegung, Sekundärbindungen werden kleiner
    • Ketten können gegeneinander abgleiten
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28
Q

13c) Wie wirken sich überhöhte Temperaturen auf alle Makromoleküle aus?

A
  • Schwingungen der Atome so groß, dass Primärbindungen zerbrechen, entstehen
    niedermolekulare Stoffe
    • Werkstoff wird geschädigt, erkennbar an Verfärbungen, Blasenbildung, Verkohlen
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29
Q

13 d) Worauf beruht die Unschmelzbarkeit der Duroplaste?

A
  • bestehen aus Raumnetzmolekülen, die auch bei hohen Temperaturen sich nicht
    gegeneinander verschieben können, ohne zu reißen
    • deshalb zersetzen sie sich statt zu schmelzen
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30
Q

13e) Nennen Sie zwei Harztypen und zwei Verstärkungsmaterialien, die für die
Herstellung von Duroplasten Verwendung finden!

A
  • EP, UP, PF
    • CF, GF, AF,
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31
Q

13f) Welche Materialeigenschaften nehmen bei teilkristallinen Thermoplasten mit
wachsendem Kristallanteil zu bzw. ab?

A

Abnahme: Lichtdurchlässigkeit

Zunahme: Streckgrenze E-Modul Dichte

32
Q
  1. Auf welche Weise lassen sich stärkere Sekundärbindungen zwischen den
    Fadenmolekülen erreichen (Name und zwei Bedingungen)?
A
  • durch Teilkristallisation, möglich bei gleichlangen, linearen Fadenmolekülen und
    langsamer Abkühlung
33
Q
  1. Welche Molekülform ist zur Kristallisation am besten geeignet? Nennen Sie zwei
    Beispiele!
A
  • lineare, unverzweigte Moleküle und isotaktisch gebaute
  • PE, isotaktisches PP
34
Q
  1. Welche Molekülform ist nicht zur Kristallisation geeignet? Nennen Sie zwei Beispiele!
A
  • verzweigte Moleküle mit sperrigen Seitenketten und ataktisch gebaute Moleküle
  • PS, PVC
35
Q
  1. Welcher Unterschied besteht in der Kristallisation zwischen Metall und Kunststoff?
A
  • Metalle kristallisieren 100%-ig, in Metallgittern
  • Kunststoffe können nur teilweise in Molekülgittern kristallisieren, dazwischen liegen
    amorphe Bereiche
  • der Anteil der kristallinen Bereiche kann bis zu 90% betragen (Kristallinitätsgrad)
36
Q
  1. Welche Auswirkungen hat eine zunehmende Kristallisation des Polymers auf seine
    mechanischen und technologischen Eigenschaften?
A
  • mit zunehmendem Kristallinitätsgrad steigen:
    Schmelzbereich, Härte, Dichte , E-Modul, Zugfestigkeit, chem. Beständigkeit
  • es nehmen ab:
    Dämpfung, Schlagzähigkeit, Bruchdehnung, Licht- und Gasdurchlässigkeit,
    Wärmedehnung, der Schmelzbereich wird enger
37
Q
  1. Auf welche Weise können auch amorphe Polymere erhöhte Zugfestigkeiten erhalten,
    bei welchen Produkten wird dies angewandt?
A
  • durch mechanische Streckung bei der Formgebung tritt eine parallele Orientierung
    der Ketten ein
  • in dieser Richtung erhöhen sich Zugfestigkeit und Bruchdehnung beträchtlich
  • Anwendung bei Folien, Spinnfasern
38
Q
  1. Zu den nachstehend genannten Wirkungen sollen jeweils ein Zusatzstoff und die
    beabsichtigte Verhaltens- oder Eigenschaftsänderung genannt werden!

a) chemische,
b) verarbeitungsfördernde,
c) treibende,
d) streckende,
e) verstärkende Wirkung

A

a) - Stabilisatoren zur Erhöhung der Wärme- bzw. Lichtbeständigkeit beim Herstellen und im Gebrauch
- Gifte gegen Mikroben

b) Wachs als Gleitmittel oder Formtrennmittel
c) - gasabspaltende Stoffe für Schaumstoffe (N)
d) - Holzmehl, Kreide, Quarz- und Schiefermehl

e) - Fasern, Rovings, Gewebe, Matten, Vliese, Bahnen aus Papier, Textilien, Glas,
Kohlenstoff zur Erhöhung der Festigkeit, E-Modul, Zähigkeit, Wärmebeständigkeit,
Anisotropie

39
Q
  1. Welche drei Arten von Schichtpressstoffen gibt es?
A
  • Hartpapier, Hartgewebe, Kunstharzpressholz
40
Q
  1. Welche besonderen Vorteile haben Polyesterharze gegenüber den Phenol- und
    Harnstoffharzen?
A
  • können drucklos und bei Raumtemperatur aushärten
41
Q
  1. Welcher verstärkende Zusatz wird für UP (ungesättigtes Polyesterharz) und EP(Epoxidharz) am meisten verwendet? Nennen
    Sie drei Formen und deren Auswirkung auf die Festigkeitseigenschaften!
A
  • Glasfasern in Form von Rovings (hohe Festigkeit in Faserrichtung), Geweben (hohe
    Festigkeit in zwei Richtungen), Matten (regellos, sog. Wirrfasermatten, isotrop)
42
Q
  1. Welcher wesentliche Eigenschaftsunterschied besteht zwischen UP und EP (Epoxidharz) mit
    Glasfaserverstärkung?
A
  • EP härtet ohne Schwindung aus ( UP etwa 2…3%)
  • deshalb hohe Maßhaltigkeit und bessere Haftung an den Glasfasern
  • höhere Dauerfestigkeit als UP
  • aber teurer
43
Q
  1. Was ist bei der Verwendung von Duromeren auf Phenolharzbasis zu beachten?
A
  • Lebensmittel dürfen nicht mit ihnen in Kontakt kommen
44
Q
  1. Thermoplaste

a) Welche drei Bereiche gibt es für die mechanischen Eigenschaften eines
teilkristallinen Polymers?

A
  • unterhalb der Glastemperatur Tg (Bereich I)
  • oberhalb der Kristallit-Schmelztemperatur Tm (Bereich III)
  • dazwischen (Bereich II)
45
Q
  1. Thermoplaste
    b) Wie ändert sich die Steifigkeit in den drei Bereichen?
A
  • nimmt kontinuierlich ab
  • an den Bereichsgrenzen sehr deutliche Abnahme
46
Q
  1. Thermoplaste

c) In jedem der drei Bereiche zeigt das Polymer äußerlich ein bestimmtes
mechanisches Verhalten, das auf das Verhalten der Kettenmoleküle zurückzuführen
ist. Geben Sie das Verhalten für die drei Bereiche an!

A

Bereich I - spröde - völlige Unbeweglichkeit der Ketten

Bereich II - zähhart (thermoelastisch) - amorphe Bereiche der Ketten sind beweglich (mikrobrownsche
Bewegung)

Bereich III - plastisch bis schmelzend (visko-elastisch) - Kristallite sind aufgelöst, Bindungen stark gelockert
(makrobrownsche Bewegung)

47
Q
  1. Thermoplaste

d) die Kennlinie zeigt schematisch das grundsätzliche Temperaturverhalten eines
Thermoplastes.

Welche beiden Temperaturen grenzen die drei Bereiche I , II , III ab?

A
  • Tg (Glasübergangstemperatur)
  • Tm (Kristallit-Schmelztemperatur)
48
Q
  1. Thermoplaste

e) In welchem Zustand wird ein Thermoplast
( 1 ) verarbeitet, ( 2 ) als Bauteil eingesetzt?

A
  • (1) im Bereich III
  • (2) im Bereich II
49
Q
  1. Thermoplaste

f) Welche Auswirkung hat eine Teilkristallisation des Polymers auf Form und
Lage der Kurve?

A
  • Kurve wird nach oben verschoben
  • Schmelzbereich wird enger
50
Q
  1. Im Kurzzeitversuch zeigen Thermoplaste die skizzierten typischen Kennlinien.

a) Geben Sie zu jedem Typ von Kennlinie das mechanische Verhalten und je ein
Polymer als Beispiel an!

A
  • (1) spröde, PS, PMMA
  • (2) zäh, PE, PP
  • (3) elastisch, PUR
  • (4) gummielastisch, Naturkautschuk
51
Q
  1. Im Kurzzeitversuch zeigen Thermoplaste die skizzierten typischen Kennlinien.
    b) Welchen Typ von Kennlinie haben Thermoplaste, die für Maschinenteile wie z.B.
    Zahnräder, isolierende Schrauben, Kupplungsteile, Bohrmaschinengehäuse u.a.
    verwendet werden?
A
  • Typ (2)
52
Q
  1. Welche Erscheinung tritt bei langzeitiger Belastung von Thermoplasten auch bei
    Raumtemperatur auf, mit welchen Versuchen wird das Verhalten getestet?
A
  • das Kriechen, d.h. eine zunehmende Dehnung, die nach einer endlichen Zeit zum
    Bruch führt
  • Zeit hängt von Spannung und Temperatur gegenläufig ab
  • Zeitstandzugversuch: Probe wird zeitlich konstanter Spannung ausgesetzt,
    gemessen wird die veränderliche Dehnung
  • Entspannungsversuch: Probe wird zeitlich konstanter Dehnung ausgesetzt,
    gemessen wird die abnehmende Spannung
53
Q
  1. Was bedeutet Kriechmodul?
A
  • der E-Modul ist das Verhältnis Spannung zu Dehnung
  • wenn bei langzeitiger Beanspruchung die Dehnung größer wird, so muss (bei konst.
    Spannung) der E-Modul kleiner werden
  • der veränderliche, zeitabhängige E-Modul wird als Kriechmodul bezeichnet,
    erkennbar an der unterschiedlichen Neigung der isochronen Spannungs-Dehnungs-
    Linien
54
Q
  1. Nennen Sie Anwendungsfälle, bei dem der niedrige E-Modul der Thermoplaste
    ausgenutzt wird!
A
  • Schnappverbindungen für Abdeckklappen und Spielwaren
  • Wälzlagerkäfige
  • Zahnräder und Kupplungsteile
55
Q
  1. Wenn ein Konstruktionsteil statt aus Metall in Kunststoff gefertigt wird, macht sich der
    niedrige E-Modul durch eine geringe Steifigkeit des Bauteils bemerkbar. Welche vier
    Möglichkeiten gibt es, um die Steifigkeit zu verbessern?
A
  • Wanddicken verstärken
  • Verrippungen anbringen
  • Strukturschaum verwenden (Sandwichprinzip)
  • glasfaserverstärkte Kunststoffe einsetzen
56
Q
  1. Welche Auswirkungen haben Glasfaserverstärkungen auf:
    a) mechanische
    b) thermische Eigenschaften
    c) Verarbeitungseigenschaften?
A

a) - E-Modul und Zugfestigkeit steigen, Dehnung und Zähigkeit sinken, ebenso die
Kriechneigung
b) - Wärmeausdehnungskoeffizient sinkt, Dauerwärmebeständigkeit wird erhöht

c) - Fließfähigkeit in der Form wird geringer
- Glasgehalte deshalb nach oben begrenzt, meist 30%

57
Q
  1. Thermoplaste werden überwiegend nach zwei Verfahren zu Formteilen und
    Halbzeugen verarbeitet. Nennen Sie Verfahren und Formteile als Beispiele!
A
  • Spritzgießen von Formteilen, wie z.B. Küchengeschirr, Gerätegehäuse,
    Verpackungsbehälter, Getriebeteile
  • Extrudieren von Schläuchen, Folien, Platten, Ummantelungen von Rohren und
    Kabeln
58
Q
  1. Der Austausch von Metall durch Kunststoffe als Werkstoff von Bauteilen wird durch
    einige Eigenschaften erschwert, in denen die Kunststoffe den Metallen unterlegen sind.

a) Um welche Eigenschaften handelt es sich?

b) Welche Veränderung der Makromoleküle erhöht die thermischen Eigenschaften
(Begründung), was ergibt sich daraus für die Verarbeitung?

A

a) - in der Formbeständigkeit bei höheren Temperaturen und in Festigkeit und Steifigkeit

b) - Einbau von aromatischen Ringsystemen (Benzolring) in die Monomerkette ergibt
durch die Doppelbindung des kompakten Ringmoleküls höhere Steifigkeit und
Wärmebeständigkeit
- leider erhöht sich damit auch die Viskosität der Schmelze, deshalb für die
thermoplastische Formgebung höhere Verarbeitungstemperaturen erforderlich
- mache dann nur noch sintertechnisch verarbeitbar

(E- und G-Modul)

59
Q
  1. Was sind LC-Polymere, welches Verhalten zeigen sie bei der Formgebung und
    welche besonderen Eigenschaften haben sie?
A
  • LC bedeutet „liquid crystal“ flüssigkristalline Polymere
  • sind Polymere mit stäbchen- oder scheibenförmigen Kristallen, die sich in
    Fließrichtung orientieren und dadurch höchste Festigkeit und Steifigkeit aufweisen
  • der Wärmeausdehnungskoeffizient ist wesentlich kleiner
  • Ausrichtung führt zu starker Anisotropie
60
Q
  1. Welcher Kunststoff verzieht sich bei Spritzgussfertigung stärker: ein amorpher oder
    ein teilkristalliner Thermoplast (Begründung)?
A
  • teilkristalliner Kunststoff verzieht sich stärker
  • da durch die Kristallisation die Moleküle in einen dichter gepackten Zustand
    übergehen
61
Q 
38.  Welcher Kunststoff hat eine größere Chemikalienbeständigkeit: ein teilkristalliner oder
 amorpher Thermoplast (Begründung)?
A
  • teilkristalline Kunststoffe haben größere Chemikalienbeständigkeit
  • da Fremdatome leichter in die locker gepackten amorphen Bereiche eindringen
    können
62
Q
  1. Der Werkstoff, aus dem CDs bestehen, muss hochgradig transparent sein. Welche
    Art Kunststoff kommt dafür in Frage: Duromer, Elastomer, teilkristalliner Thermoplast,
    amorpher Thermoplast, keiner der genannten Kunststoffe?
A
  • amorpher Thermoplast
63
Q
  1. Durch welche Temperatur wird die Einsatztemperatur der Elastomere
    a) nach unten

b) nach oben

begrenzt?

A

a) - Glasübergangstemperatur
b) - Zersetzungstemperatur

64
Q
  1. Welche Kunststoffe haben in der Regel eine höhere Warmformbeständigkeit:
    Thermoplaste oder Duroplaste (Begründung)?
A
  • Duroplaste
  • die kovalenten Vernetzungen der Duroplaste sind thermisch stabiler als die
    Verschlaufungen und sekundären Bindungen der Thermoplaste
65
Q
  1. Welche der folgenden Kunststoffe lassen sich durch Schweißen miteinander
    verbinden?
    a) amorphe Thermoplaste
    b) teilkristalline Thermoplaste
    c) Elastomere
    d) Duromere
A
  • amorphe und teilkristallinen Thermoplaste, da diese schmelzbar sind
66
Q
  1. Welche Prozessschritte sind beim Spritzgießverfahren zu berücksichtigen und
    welcher Vorgang bestimmt die Dauer des Spritzgusszyklus bei Thermoplasten?
A
  • Dosieren
  • Einspritzen
  • Nachdruck
  • Kühlphase
  • Auswerfen
  • Nacharbeiten
  • die Dauer des Spritzgusszyklus wird durch die Kühlphase bestimmt
67
Q
  1. Welches Verarbeitungsverfahren wählen Sie für die Herstellung folgender Produkte:
    a) Pkw-Stoßfänger
    b) Duschwanne
    c) Bierkästen
    d) Joghurtbecher
    e) Fensterprofile
    f) Verpackungsfolien
    g) Getränkeflaschen aus PET
A

a) Spritzguss
b) Thermoformen
c) Spriztguss
d) Thermoformen oder Spritzguss
e) Extrusion
f) Extrusion
g) Blasformen

68
Q
  1. Was sind Hochleistungsfaserverbundwerkstoffe?
A
  • sind Werkstoffe aus kontinuierlich hochfesten und hochsteifen Fasern, die in eine
    Polymermatrix eingebettet sind
  • das Grundelement dieser Hochleistungsverbundwerkstoffe ist die
    Unidirektionalschicht
  • diese Unidirektionalschicht ist dadurch gekennzeichnet, d. die von der Matrix
    umhüllten Fasern geradlinig und parallel zueinander angeordnet sind
69
Q
  1. Welche Verstärkungsfasern werden hauptsächlich bei Kunststoffen eingesetzt?
A
  • GF, AF, CF
70
Q
  1. Nennen und skizzieren Sie zwei Sonderfälle des mehrschichtigen Laminataufbaus bei
    Hochleistungskunststoffen?
A

UD-Laminat:
höchster Grad der Anisotropie, in Faserrichtung die größten und quer zur
Faserrichtung die niedrigsten Festigkeits- und Steifigkeitswerte

Quasiisotropes Laminat:
symmetrischer Aufbau zur Mittelebene und gleicher Anzahl von Schichten, hier erhält
man winkelunabhängige Werte der Festigkeit, die aber nur bei ca. 1/3 des Wertes für
das UD- Laminat liegen

71
Q
  1. Geben Sie je zwei Verarbeitungsverfahren für faserverstärkte Thermoplaste und
    faserverstärkte Duroplaste an?
A
  • GMT, kurzfaserverstärktes Thermoplastgranulat durch Spritzguss
  • SMC, BMS, Prepregs
72
Q
  1. Was bedeuten folgende Abkürzungen:
    a) FVK
    b) CF, CFK
    c) GF, GFK
    d) AF, AFK
A

a) - faserverstärkte Kunststoffe
b) - Kohlefaser, kohlefaserverstärkte Kunststoffe
c) - Glasfaser, glasfaserverstärkte Kunststoffe
d) - Aramidfaser, aramidfaserverstärkte Kunststoffe

73
Q
  1. Bewerten Sie die Faserarten AF, CF, GF bezüglich folgender Eigenschaften mit:
    1= sehr gut
    2= gut
    3= gering
A

AF CF GF
spez. Gewicht 1 2 3
Festigkeit 3 1 2
E-Modul 2 1 3
Bruchdehnung 1 3 2
Preis 2 3 1

74
Q
  1. Erläutern Sie kurz eine Möglichkeit der Vorgehensweise bei der Werkstoffauswahl!
A
  • Klärung der Anforderungen an den Werkstoff
    Anforderungsliste/Pflichtenheft erstellen
    Schwerpunktbildung aus Schadensberichten,
    Analysen ähnlicher Produkte (Vorgänger-, Konkurrenzprodukte),
    Kosten-, Zuverlässigkeitsstrukturen.
  • Suche nach möglichen Werkstoffen
    Werkstoffkataloge, Regelwerke, Datenbanken,
    Brainstorming, Gespräche mit Fachleuten
  • Ermittlung der Eigenschaften
    Berechnungen: Festigkeit, Kosten, Versuche: Elementar-, Bauteilversuche,
    Einsatzspezifische Versuche an Prüfständen oder beim Kunden
    Vergleich mit ähnlichen Produkten
  • Ermittlung der Eigenschaften der Werkstoffalternativen
    Anforderungs-/Eigenschaftsliste, gewichtete Punktbewertung,
    Nutzwertanalyse, Expertengespräche, Werkstoffentscheidungsteam
75
Q
  1. Nennen Sie mindestens zwei Methoden der Werkstoffauswahl!
A
  • Werkstoffauswahl mit Werkstoffschaubildern
  • Werkstoffauswahl mit Kennzahlverfahren
  • die Erstellung eines werkstoffspezifischen Anforderungsprofils und dessen Vergleich
    mit den relevanten Eigenschaften der zur Verfügung stehenden Werkstoffe.

Werkstoffkunde II (4 decks)

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