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Werkstoffkunde II - Kunststoff > Teil 3 > Flashcards

Teil 3 Flashcards

1
Q

In welchem Zustand werden Thermoplaste verarbeitet?

A

Im geschmolzenen Zustand.

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2
Q

Welche Arten von Thermoplasten gibt es?

A
  • amorph

- teilkristallin

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3
Q

Was zeichnet amorphe Thermoplaste aus?

A

Amorphe Thermoplaste sind…

  • i.A. transparent
  • bei Raumtemperatur spröde
  • bspw. in der Hülle einer CD
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4
Q

Was zeichnet teilkristalline Thermoplaste aus?

A

Bei teilkristallinen Thermoplasten existieren amorphe und kristalline Phasen nebeneinander.
Teilkristalline Thermoplaste haben…
-ein eher zähelastisches Materialverhalten
-eine milchig trübe Färbung

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5
Q

Welche Eigenschaft sind bezeichnend für Elastomere?

A

Elastomere (“Gummi”) werden nach der Formgebung vulkanisiert und entwickeln dadurch ihr gummielastisches Materialverhalten.
Elastomere sind…

  • nicht schmelzbar
  • bei hohen Temperaturen brennbar
  • für elastische Anwendungen vorgesehen (Dichten, Däpfen)
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6
Q

Was kennzeichnet Duroplaste?

A

Duroplaste (Duromere) werden während der Formgebung ausgehärtet.
Duroplaste sind…

  • nicht schmelzbar
  • von ihren Eigenschaften über weite Temperaturbereiche konstant (bis Zersetzung)
  • hohe Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse
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7
Q

Was ist ein großes Anwendungsgebiet der Duroplaste und weshalb?

A

Die faserverstärkten Kunststoffe (FVK) sind ein großes Anwendungsgebiet aufgrund der hohen Beständigkeit von Duroplasten.
Bei FVK umschließt bpsw. eine Duroplastmatrix Aramid-, Glas oder Kohlenstofffasern.
Diese Matrix dient…

  • zur Krafteinbringung.
  • dem Schutz vor Umwelteinflüssen.
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8
Q

Was ist das Schubmodul und wie wird es ermittelt?

A

Das Schubmodul G in [N/mm²] ist eine dem E-Modul vergleichbare Größe und wird im Torsionsschwingversuch ermittelt.

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9
Q

Definiere “organische Stoffe”.

A
  • Organische Stoffe sind alle chemischen Verbindungen des Kohlenstoffs.
  • Kunststoffe sind organisch, Metalle und Keramiken anorganisch.
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10
Q

Wie sind Kunststoffe im Bereich Festigkeit und Steifigkeit im Vergleich zu Metallen und Keramik einzuordnen?

A

Kunststoffe haben eine wesentlich geringere Festigkeit und Steifigkeit.

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11
Q

Wie verhalten sich Festigkeit und Steifigkeit bei steigender Temperatur?

A
  • Sie fallen bei den meisten Kunststoffen.

- Bei Metallen und Keramiken sind sie über weite Bereiche unabhängig von der Temperatur.

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12
Q

Welches Verhalten zeigen die Kunststoffarten beim Zugversuch im Vergleich zu Metallen?

A

Die Festigkeit von den Metallen ist deutlich höher.

Die Kunststoffe haben dafür eine deutlich höhere Reißdehnung.

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13
Q

Ordnen Sie Kunststoffe, Metalle und Keramiken nach Wärmeleitfähigkeit.

A 
Kunststoffe: 0,1 - 0,4
Keramik (ZrO2): 1,2 - 3,5
Keramik (Al2O3): 10 - 30
Metall (VA-Stahl): 15
Metall (Kupfer): 370
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14
Q

Ordnen Sie Kunststoffe, Metalle und Keramiken nach Wärmeausdehnung. (Ausdehnung bei einem Stab von 1 m Länge und 10°C Temperaturerhöhung)

A 
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
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15
Q

Welche Gründe führen dazu, dass der Einsatz von Kunststoffen immer mehr zunimmt?

A
  • Mechanische/Thermische Eigenschaften der Metalle oft nicht erforderlich
  • Kunststoffe sind an Anwendungen anpassbar
  • Leicht formbar
  • Korrosionsbeständig
  • Wirtschaftlicher (niedrigere Temperaturen)
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16
Q

Worin unterscheidet sich die elektrische Leitfähigkeit von Metallen und Kunststoffen?

A
  • Metalle und viele Halbleiter sind Elektronenleiter (Leiter 1. Art), deren Leitfähigkeit sehr hoch ist.
  • Kunststoffe sind Ionenleiter und haben im Vergleich eine sehr viel geringere Leitfähigkeit (sind gute Isolatoren).
17
Q

Was ist eine Folge der sehr guten Isolationseigenschaften der Kunststoffe?

A

Es kann zur elektrostatischen Aufladung kommen.
Durch mechanische Reibung entsteht eine Ladungsverschiebung, die sich bei Kunststoffen nicht ausgleichen kann.
So kann es zu Stomschlägen und Lichtbögen kommen.

18
Q

Definiere “Fließtemperatur” und “Glastemperatur”.

A
  • Fließtemperatur:
    Bei Fließtemperatur sind Kunststoffe flüssig genug, um auf handelsüblichen Maschinen verarbeitet zu werden.
  • Glastemperatur:
    Unterhalb der Glastemperatur sind sie unabhängig vom Vernetzungsgrad hart und spröde.
19
Q

Wann ist jeder Kunststoff amorph?

A

Im Zusatnd der Schmelze, wenn die Molekülketten völlig regellos vorliegen.

20
Q

Welche zwei Strukturen können Kunststoffe bei Abkühlung annehmen?

A

Kunststoffe können bei Erstarrung…

  • ihre amorphe Schemlzstruktur behalten
  • krisatlline, geordnete Beeiche ausbilden
21
Q

Nenne vier typische amorphe Thermoplaste.

A
  • Polyvinylchlorid (PVC)
  • Polycarbonat (PC)
  • Polymethylmethacrylat (PMMA)
  • Polystyrol (PS)

Neben amorphe Thermoplasten ist Glas ein typischer amorpher Werkstoff.

22
Q

Wo liegt der Gebrauchsbereich amorpher Thermoplaste?

A

Unterhalb des Erweichungsbereiches (also im spröden Glaszustand).

23
Q

Was ist die “Glasübergangstemperatur”?

A

Die Glasübergangstemperatur bezeichnet eine Temperatur im Erweichungsbereich, ab der das Material von einem glasförmigen in einen gummiähnlichen Zustand wechselt.

24
Q

Nenne zwei limitierende Faktoren, die eine vollständige Kristallisation eines teilkristallinen Thermoplasten verhindern.

A
  • Eingeschränkte Kettenmobilität durch Verschlaufungen

- Unterschiedliche Längen der Polymerketten

25
Q

Was gibt der Kristallisationsgrad an?

A

Den Anteil des kristallinen Volumens im erstarrten Material.

26
Q

Aus wie vielen Phasen bestehen Kunststoffbauteile aus teilkristallinen Thermoplasten?

A

Sie bestehen immer aus einer amorphen und einer kristallinen Phase mit gleicher chemischen Zusammensetzung und unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.
Dies führt oftmals zu einer lamellenartigen Anordung der Molekülketten.

27
Q

Nenne drei typische teilkristalline Thermoplaste.

A
  • Polyethylen (PE)
  • Polypropylen (PP)
  • Polyamid (PA)
28
Q

Welchen Grad der Kristallinität können PE und PET erreichen?

A
  • PE: 80 Vol.-%

- PET: 5 Vol.-% (durch sehr schnelles Abkühlen)

29
Q

Welche ist die wichtigste Kristallstruktur und was sind ihre Eigenschaften?

A

Die wichtigste ist die sphärolitische Struktur, die meistens den dominaten 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.

30
Q

Welche drei Teilprozesse umfasst der Kristallisationsprozess?

A

Der Kristallisationsprozess umfasst:

  • Keimbildung
  • Kristallwachstum
  • Nachkristallisation

Werkstoffkunde II - Kunststoff (9 decks)

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