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Kunststofftechnik (Subject) / Kunststoffcharakterisierung und -analytik (Lesson)

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• Nenne 6 wichtige Kriterien bei der Kunstsoffauswahl: optische Eig. mech. Eig Thermisches verhalten Tribologische Eig. elektrische Eig. Verhalten gegen Umwelteinflüsse
• Welche Eigenschaft wird beispielsweise beim Recycling von Kunststoffen genutzt? unterschiedliche Dichte! Trennung von Kunststoffen im Schwimm-Sink-Verfahren.Grobtrennung in Wasser -> NaCl -> ZnCl2Lösung
• Nenne je 2 Kennwerte und Verfahren zur Messung bezgl mech. Therm. und Rheologischen Eigenschaften: Mechanische Kennwerte:Streckdehnung, Bruchdehnung...Zugprüfung, Pendelschalgwerk thermische KennwerteSchmelztemperatur, GlastemperaturThermogravimeter, T(hermo)M(echanische) A(nalyse) rheologische KennwerteSchmelzvolumenrate,VerarbeitungsschwindungKappilarviskosimeter, Hochdruck-Kapillarrheometer
• Skizziere den Zusammenhang der Einflussfaktoren auf die Eigenschaften eines Fertigteils: Bild. S11 VE01
• Nenne 6 typische Alterungsursachen: Temperatur Licht mech. Belastung natürliche MEdien Chem. Medien und Umwelteinflüsse biologische Medien
• Unterscheide chemsiche und physikalische Alterung: physikalische Alterung: Relaxion von Orientierungen (verstreckt -> verknäult) Nachkirstallisation (Schrumpf!)Änderung der äußeren Form -> Schwindung, Verzug, Risse chemische Alterung: Temp -> Kttenspaltung/vernetzung Sauerstoff und Temp -> Oxidation Temp -> NachvernetzenÄnderung des molekularen/chem. Aufbaus -> Eigenschaftsabbau!
• Welche Voraussetzung müssen Kennwerte erfüllen? Was wird für eine reproduzierbare Messung benötigt? Kennwerte müssen: vergleichbar aussagekräftig rationell zu ermitteln   sein Für eine reproduzierbare Messung benötigt man: vergleichbare chem und phys. Struktur gleiche Prüfmethoden gleiche geometrische Bedingung
• Was muss bei der Herstellung von Probekörpern für die Messung beachtet werden? Herstellungsart (Verfahren) Konditionierung ( vor Verarbeitung und Messung) Anzahl der benötigten Probekörper Geometrie Herstellungsparameter ( Druck, Massetemp...)
• Worin unterscheiden sich zufällige und systematische Messabweichungen? Zufällige Messabweichungen: deterministisch nicht erfassbar oder beeinflussbar Abschätzen durch statistische Methoden Systemaische M. setzen sich aus bekannten und unbekannten Anteilen zusam wesentliche Ursachen: Unvollkommenheit des Messobjekts                                     oder des Verfahrens, der Messkette                                     und ihrer Elemente                                    Umgebungseinflüsse
• Definier die Begriffe: Präzision und Richtigkeit: Präszision: Ausmaß der Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen unabhängiger Messungen Richtigkeit: Ausmaß der Übereinstimmung des Mittelwertes von Messwerten mit dem wahren Wert der Messgrößen
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• Definiere die Begriffe Rheologie, Rheometrie, Viskosität. Rheologie: Wissenschaft vom Deformations und Fließverhalten der Stoffe; beschreiben, mathematisieren, erklären des Stoffverhaltens unter Einwirkung äußerer Kräfte und Verformungen Rheometrie: Messen des Deformations und Fließverhaltens Viskosität: Innerer Widerstand des Fluids gegen von außen wirkende Beanspruchung.
• Bei der Rheometerbauart des Rotationsrheometers gibt es verschiedene Varianten. Nenne die wichtigsten: Kegel-Platte-Rheometer (Weißenberg-Rheometer) Platte-Platte-Rheometer  Searle-Rheometer Couette-Rheometer
• Rotationstheometer: Nenne den Messbereich, die Messgrößen und die angenommenen Strömungsverhältnisse: Messbereich: Nullviskosität Messgrößen: entweder Deformation des Materials(Platte/Platte, bzw. Kegel/Platte) und Drehmoment, oder Winkelgeschwindigkeit und Drehmoment( Couette und Searle) Annahmen: Strömung ist stationär, laminar, isotherm!
• Auf welche Arten kann mit einem Rotationstheometer gemessen werden? Vorgabe der Schergeschwindigkeit -> Messung des Drehmoments Vorgabe des Drehmoments, Messen der Drehzahl
• Skizziere und benenne typische Messfehler beim Rotationsrheometer: Bild S. 12 VE02 mangelde Abführung der dissipierten Energie - > scheinbare Strukturviskosität Kritische Drehfrequenzen im Bereich der Eigenresonanz -> höherer Schwingungsausschlag Phasentrennung, Viskoelastische Schwingung
• Skizziere den Aufbau eines Hochdruckkapillarrheometers und erkläre kurz die Funktionsweise: Bild S. 14 VE02. Prinzip: Stempel wird mit definierter Geschwindigkeit bewegt Schergeschw. in Kapillare kann aus Vol.strom des Stempels berechnet werden. Schubspannung kann aus gemessenen Druck ermittelt werden daraus folgt Viskosität  
• Beim Hochdruckkapillarrheometer sind Korrekturen notwendig. Nenne und erkläre die beiden bekanntesten: Bagley-Korrektur für EinlaufdruckverlustBerücksichtigt den Druckverlust beim Einlauf in die KapillareAnnahme: Der Druckverlust ist unabhängig von der Kapillar-länge!in der Kapillare fällt der Druck durch viskoses Fließen Weißenberg-Rabinowitsch für SchergeschwindigkeitBerücksichtigung, dass sich Polymere nicht wie newtonsche Fluide verhalten! Das strukturviskose Verhalten der Schmelze wird nun berücksichtigt Scheregschw. an der Wand: errechnete < tatsöchliche! -> Viskosität nimmt höhere Werte an!
• Nenne die 6 Schritte der Rheometrie in der Praxis: Auswahl der Messmethode in Abhängigkeit vom Analyseziel Probenpräparation(z.b. trocknen etc) Durchführen der Messung Protokollierung der Messparameter Auswertung der Messergebnisse ggf. Wiederholungsmessung
• Beschreibe das Prinzip des Kapillarviskosimeters: Bestimmung der Viskositätszahl aus der Durchlaufzeit eines in geeignetem Lösungsmittel gelösten Kunststoffs. Vergleich der Durchlaufzeit des reinen Lösungsmittels ggü. der Polymerlösung
• Nenne Einsatzgebiete des Kapillarviskosimeters: Wareneingangskontrolle Schadensanalyse Alterung in der Verarbeitung
• Ordne den typischen Verarbeitungsverfahren von Kunststoff die spezifischen Verformungen zu: Spritzgießen, Extrusion -> Scherdeformation der Schmelze   Streckblaßen, Thermoformen, Faserspinnen -> Hauptsächlich Dehnverformung der Schmelze
• Worin unterscheiden sich die Varianten des Uniaxialen Dehnrheometers nach Münstedt und Meissner voneinander? Münstedt: konstantes Volumen, var. Probenlänge!Probe wird gezogen! Spann, Kriech und Relaxionsversuche ganze Probe entnehm und analysierbar Meissner: var. Volumen, konst Probenlänge ( durch Rollen gestreckt! dadurch bleibt länge immer gleich! max. Dehnung unbegrenzt konstante Drehzahl -> exponentielle Dehngeschwindigkeit geringe Randeffekte  
• Nenne 3 Möglichkeiten zur Realisierung eines Biaxial- Dehnrheometers: MultiAxiales Dehnrheometers (MAD) (ähnlich Meissner) Lubricated Squeeze Flow :zwei Platten zusammendrücken, dadurch wandert Probe auseinander!+sehr hohe Dehngeschwindigkeiten, -dicke Platten notwendig, sonst inhomogene Deformation-vollständiges Wandgleiten erforderlich Bubble/Membran Inflation: -konst. Dehngeschwindigkeit schwierig realisierbar -> Leitgitter-nicht für dehnverfestigende Materialien

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