Teil 6

Question 1

Nennen sie vier Möglichkeiten um die Eigenschaften von Kunststoffen einzustellen.

Answer 1

• Zugabe von Additiven und Zuschlagsstoffen (mech./Farbe)
• Polymer-Blends (Polymere kombinieren)
• Copolymere (Monomere kombinieren)
• Verarbeitungsprozess

Question 2

Welche Eigenschaften können Zuschlagsstoffe verändern?

Answer 2

• physikalische
• chemische
• elektrische

Question 3

Wann werden Zuschlagsstoffe in der Verarbeitung eingesetzt?

Answer 3

In keinem Prozess wird die Materialrohform verwendet, es werden immer Zuschlagsstoffe zugegeben.

Question 4

Welche Arten von Zuschlagsstoffen gibt es?

Answer 4

• Farbmittel
• Funktionsadditive
• Füll- und Verstärkungsstoffe
• Modifizierungen (Polymerblends)

Question 5

Wo liegt der typische Füllstoffgehalt?

Answer 5

Der typische Füllstoffgehalt liegt bei 10-50 Vol.-%.

Question 6

Was ist die Grammatur?

Answer 6

Die Grammatur ist die Masse pro Fläche, auch Flächengewicht genannt.

Question 7

Wie wirkt sich Calciumcarbonat als Füll-/Verstärungsstoff auf PE aus?

Answer 7

• Kosten reduzieren
• E-Modul erhöhen
• Dichte erhöhen
• Aneinanderhaften verringert (Anti-Block-Effekt)
• Schmelzwärme geringer
• bessere Wärmeleitfähigkeit

Question 8

Welche Eigenschaften zeichnen die faserverstärkten Kunststoffe (FVK) aus?

Answer 8

• geringes spezifisches Gewicht
• einstellbare Steifigkeit
• gute Chemiebeständigkeit
• gute Dämpfungseigenschaften
• hohe Schwing- und Dauerfestigkeit

Question 9

Welche drei Werkstoffe werden im Allgemeinen für Fasern als Füllstoffe eingesetzt?
Welche Biomaterialien gibt es?

Answer 9

Im Algemeinen:

• Glas
• Kohlenstoff
• Aramid

Biomaterialien:

• Flachs
• Zellulose

Question 10

Was sind typische Additive und in welchem Anteil werden sie zugegeben?

Answer 10

Anteil: 1-5%

• Stabilisatoren
• Antistatika
• Gleitmittel
• Antiblockmittel
• Haftvermittler
• Farbmittel

Question 11

Was ist ein Masterbatch und welche drei Kategorien gibt es?

Answer 11

Ein Masterbatch ist ein Zuschlagsstoff in granularer Form, der das Additiv in hoher Konzentration (bis zu 80 Vol.-%) enthält.
Dir drei Kategorien sind:
- Farbmasterbatches (einfärben)
- funktionale Masterbatches (bestimmte Eigenschaften herstellen)
- Kombinations-Masterbatches (Farb+funktionaler Masterbatch)

Question 12

Welche drei Eigenschaften können Stabilisatoren verbessern?

Answer 12

• Wärmebeständigkeit
• UV-Beständigkeit
• Feuchtigkeitsbeständigkeit

Question 13

Welchen Effekt haben Antistatika?

Answer 13

• elektrischen Oberflächenwiderstand verringern
• elektrostatische Ladungen ableiten
• Anziehung von Schmutzpartikeln verhindern

Question 14

Wie wirken Gleitmittel im Kunststoff?

Answer 14

• Gleitmittel migrieren an die Oberfläche und verringern den Reibungskoeffizienten.
• Wichtig für Folien und zur Entformung.

Question 15

Wie wirken Antiblockmittel?

Answer 15

Antiblockmittel sind inerte Festkörper, die an derOberfläche für Abstand sorgen. (z.B. zwischen Folien)
- Beispiele für Antiblockmittel sind Silikate und Talkum.

Question 16

Was bewirken Haftvermittler?

Answer 16

Haftvermittler sind für Mehrschichtfolien sehr wichtig.
Sie sorgen dafür das zwischen den teils unverträglichen Schichten keine Delamination (Ablösung) stattfindet indem sie eine verträgliche Pufferschicht bilden.

Question 17

Welche verschiedenen Copolymerarten gibt es?

Answer 17

• statistisch aufgebautes Copolymer
• alternatierend aufgebautes Copolymer
• Blockcopolymer
• Pfropf-Copolymer

Question 18

Nenne zwei typische Copolymere und ihre Eigenschaften.

Answer 18

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS):

• Kombination aus sprödem Thermoplast und Elastomer
• Bei Erstarrung Phasenseparation mit Elastomerinseln
• Material wird zäher und weniger spröde

Syrol-Acrynitril (SAN):

• höhere Festigkeit
• thermische Beständigkeit
• sehr spröde

Question 19

Was sind Polymerblends und wie stellt man sie her?

Answer 19

Polymerblends bestehen aus zwei (oder mehr) Polymeren.
Wichtig ist die Verträglichkeit (Phasenkopplung) der Materialien zu beachten.
Die Verträglichkeit kann durch Compatibilizer und reaktives Blenden verbessert werden.

Question 20

Welche Eigenschaften werden bei Blends am häufigsten optimiert? Nenne ein Beispiel.

Answer 20

Optimiert werden häufig:

• Schlagzähigkeit
• Kerbschlagzähigkeit

Ein Beispiel sind PC/ABS-Blends.
Diese haben...
- erhöhte Schlagzähigkeit im Tieftemperaturbereich
- gute Wärmeformbeständigkeit
- gute elektrische Eigenschaften

Question 21

Was sind Integralschäume und woraus bestehen sie häufig?

Answer 21

Integralschäume haben/sind…

• Teile mit geschäumten Kern & kompakter Oberfläche
• geringe Dichte
• gute mechanische Eigenschaften

Meist bestehen sie aus…

• Thermoplasten (PE, PS)
• Polyurethanen (PUR)

Question 22

Welchen Einfluss hat Schäumen auf die Eigenschaften eines Kunststoffs?

Answer 22

• gesenkter Verbrauch
• geringere Dichte
• niedrige Wärmeleitfähigkeit
• gute thermische isolation
• bessere Däpfung
• höhere Steifigkeit

Question 23

Wie läuft das Schäumen ab und welche Zellgrößen kann man erreichen?

Answer 23

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

Question 24

Wie hoch ist die minimale Dichte, die man bei Integralschäumen erreichen kann?

Answer 24

Die minimale Dichte für die Schäume beträgt ca. 300kg/m³.

Question 25

Welche Arten von Treibmitteln gibt es und was unterscheidet sie?

Answer 25

Chemische Treibmittel: Werden als Masterbatches zugegeben.
- 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.

Question 26

Welche drei wesentlichen Randbedingungen gibt der Verarbeitungsprozess vor?

Answer 26

• Temperatur
• Strömungsfeld (lokale Geschwindigkeiten)
• Druck

Question 27

Wie hängen freie Enthalpie und Keimbildungsrate während der Kristallisation zusammen?

Answer 27

Je höher die freie Enthalpie, desto höher die Keimbildungsrate (feineres Gefüge).
Die freie Enthalpie ergibt sich dabei additiv aus einem strömungsabhängigen & einem strömungsunabhängigen Term.

Question 28

Was ist das Besondere an Shish-Kebab Kristallisationsstrukturen?

Answer 28

Sie entstehen aus stark verstreckten und orientierten Polymerketten.
Die Struktur kann ineinander verzahnen und deutlich die Steifigkeit erhöhen, bspw. von 1 auf 8 GPa.

Question 29

Wie verändert ein Strömungsfeld eine Polymerschmelze?

Answer 29

• Ohne Strömungsfeld ist eine Polymerlösung isotrop.
• Mit Strömungsfeld wird die Schmelze orientiert, es kommt zur Molekülorientierung.

Charakteristisch ist, dass die Scmelze mit der Zeit wieder relaxieren kann (nicht-linear viskoelastisches Verhalten).

Question 30

Welche anisotrope Eigenschaft wird durch ein Strömungsfeld einer Schmelze vor allem hervorgerufen?

Answer 30

Die Doppelbrechung/Strömungsdoppelbrechung, welche Reißspannung und Reißdehnung beeinflusst.