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Werkstoffe und Kreisläufe (Fach) / Altklausur 16/17 (Lektion)

Diese Lektion wurde von LenaFeistl erstellt.

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• 1. Erläutern Sie kurz die ABC-Methode. Bewertung der ökologischen Auswirkungen (Umweltrelevanz) der Material- und Energieströme Klassifizierungsschema ⇒ Abstufung der Umweltwirkungen verschiedener Faktoren des betrieblichen Handelnsauf Grundlage der Stoff- und Energiebilanzen. Gruppierungskriterien in In- und Outputs Qualitative Bedeutung              Quantitative Bedeutung (t, cbm, Betriebsstand, etc) A-Bestandteile                             X-Bestandteile  (großer Handlungsbedarf)          (hohes Volumen) B-Bestandteile                            Y-Bestandteile  (mittlerer Handlungsbedarf)        (mittleres Volumen) C-Bestandteile                            Z-Bestandteile  (geringer Handlungsbedarf)        (niedriges Volumen)
• 2. Erklären Sie den Unterschied zwischen dem natürlichen und dem anthropogenen Treibhauseffekt. Natürlicher Treibhauseffekt: Effekt der Atmosphäre:- kurzwellige Sonnenstrahlung wird durchgelassen- langwellige Wärmestrahlung wird absorbiert Anthropogener Treibhauseffekt Einfluß des Menschen auf den Treibhauseffekt durch:- Freisetzung zusätzlicher klimawirksamer Gase- Einbringung neuer klimawirksamer Gase (FCKWs)⇒Verstärkte Absorption von langwelliger Strahlung in der Atmosphäre⇒Temperaturerhöhung
• 3. Wie unterscheiden sich fossile und erneuerbare Energien? Fossile Energie Endlichkeit der Ressourcen: Irgendwann fossile und nukleare Ressourcen erschöpft Unmengen an CO2, Ruß-, Staub- und Schwefelemissionen entstehen → Treibhauseffekt → hohe externe Kosten Abhängigkeit vom Import Regenerative Energie unendlich, aber nicht immer verfügbar → Sonne Tag / Nacht Ziel: Reduzierung der Umweltauswirkungen der Energienutzung 1. elektrische Energie 2. Wärmeenergie deutlich geringere externe Kosten (im Energiesektor vor allem durch Umwelt-, Gesundheits- und Klimafolgeschäden verursacht) Unabhängigkeit von Import mehr inländische Arbeitsplätze
• 4. Nennen Sie kurz die verschiedenen Wasserinhaltsstoffe in Bezug auf die Wasserhärte. Härtebildner sind: Mg, Ca gebunden an Säurereste wie HCO3 und CO3 Gesamthärte = Carbonathärte (temporär) und Nichtcarbonhärte (permanent) Temporäre Härte:in Wasser gelöstes Hydrogencarbonat von Ca oder Mg durch Temperaturen > 60 °C: Gelöste Hydrogenkarbonate gehen in nicht lösliche Karbonate über. Folge: Kalkablagerungen auf Heizelementen und Inkrustierung der Wäsche Permanente Härte:verursacht durch Chlorid-, Sulfat-, Silikat- Salze von Calcium und Magnesium⇒Ablagerungen erst beim Verdampfen
• 5. Wie wird Aluminium im Straßenverkehr eingesetzt? Privat- und Nutzfahrzeuge Flugzeuge Schiffe Verkehrsmittel (Bahnen, Busse)
• 6. Erklären Sie die Funktionen einer Hochofenanlage und benutzen Sie dazu auch die einzelnen chemischen Vorgänge. Schachtofen im Gegenstromprinzip: von oben Erz, Koks und Zuschläge⇒Eisenerz rutscht in Reduktionszone und wird dort reduziert von unten eingeblasene Heißluft⇒reagiert mit Kohlenstoff oben entweichen Gichtgase, unten wird Eisen erschmolzen nicht brennbare Bestandteile schwimmen als Schlacke auf flüssigem Eisen
• 7. Welche Verarbeitungsprozesse gibt es für Thermoplaste, wenn bereits ein vorverarbeiteter und homogener Kunststoff vorliegt? Umformung Warmformung durch Formstanzen, Streckformen, Tiefziehen, Abkanten, Biegen (bestehender Stoffverband bleibt erhalten, nur Formänderung)                                 ⇒Produkt: thermoplastische Halbzeuge (evtl. anschließende Vernetzung zum Duroplast oder Elastomer) Recken von Folien, Fasern Schrumpfen von vorher gereckten Halbzeugen mechanische Bearbeitung Spanend: Bohren, Drehen, Fräsen, Hobeln, Gravieren, Schnitzen (bei Kunststoffen selten, da aufwendig und teuer) Trennend: Sägen, Schlagtrennen, Stanzen, Schneiden, Brechen (schlechte Wärmeleitfähigkeit muss berücksichtigt werden, um Warmverformungen zu vermeiden) Oberflächenbehandlung: Schleifen, Polieren Verbinden Unlösbar: Kleben, Schweißen, Nieten Lösbar: Verschraubung, Klammen, Schnappverbindung
• 8. Wie werden Getränkekartons recycelt? Verpackungen werden zerkleinert. Schnipsel werden in Wasser in Trommelpulper gebadet. Durch Wasser saugen sich Zellstofffasern voll, quellen auf, lösen sich von Polyethylen und Aluminiumfolie ab. Papierfasern werden durch Löcher in Trommelwand nach außen gespült. verbleibende Aluminium- und Polyethylenreste werden weiterverarbeitet: Mit Hilfe der Pyrolyse werden die Polyethylen- und Aluminiumreste unter Sauerstoffabschluss erhitzt. ⇒Polyethylen wird in Energie umgewandelt, die im Produktionsprozess genutzt wird. Das Aluminium wird in hoher Qualität zurückgewonnen und der Aluminiumindustrie zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt. Die Aufarbeitung des Verbundwerkstoffes dient vor allem der Rückgewinnung von Zellulose.
• 9. Erklären Sie die Papierherstellung aus frischem Zellstoff sowie das Zellstoffverfahren. Zellstoffverfahren Ausgangsmaterial: Holz (enthält 40-50 % Cellulose, in begrenztem Umfang auch andere Cellulosequellen)⇓Entrinden und Zerkleinern⇓Trennen von Begleitstoffen⇓chemisch-thermischer Aufschluß in Sulfit- oder Sulfatverbindungen→Herauslösen der nicht benötigten Holzbestandteile insb. Lignin→Regenerieren, Wiederverwenden der Chemikalien (aufwendige Abwasserreinigung notwendig)⇓Bleichen des Zellstoffs mit oxidierenden Substanzen:→elementares Chlor, Hypochlorit, Chlordioxid aufgrund der Chlorproblematik heute meist ersetzt durch→sauerstoffabspaltende Verbindungen, z.B. Wasserstoffperoxid⇓Verwendung des Zellstoffs für hochwertige Papiere mit hohem Weißgrad Weiterverarbeitung des cellulosehaltigen FaserbreisNach Trocknung, Zwischenlagerung, Transport des Papierrohstoffs zur eigentlichen Papierherstellung Weiterverarbeitung zu Papier Ausgangsmaterial: Zellstoff, Holzstoff, Altpapierstoff⇓Suspension mit Füll- und Hilfsstoffen (Kaolin, Gips, Kreide, Magnesiumcarbonat, Bariumsulfat)⇓Faserbrei auf Kunststoff- oder Metallsieb zur Entwässerung⇓Verfestigung des entstehenden Papierflies durch Unterdruck, Walzenpaare, Wärme⇓Nachbehandlung der Oberfläche je nach Verwendungszweck:→ Glätten, Beschichten, Bedrucken
• 10. Beschreiben Sie die Herstellung eines Verbundglases für ein Passiv-Haus. Glasherstellung: Glasbildner + Flussmittel + Härtungsmittel (Stabilisatoren) ⇓ Feinmahlen, Mischen Gemenge + Scherben ⇓1. Schmelze  In Ton oder Schmottgefäßen bei 1000°C (Scherben senken Schmelzenergie)Gemenge sintert⇒Bildung Alkali- Erdalkalimetalle & Doppelcarbonate → Schmelzen: Lösen restlichen Quarzsand aus den Rohstoffen⇓ Inhomogene, stark schlierige, blasenreiche Schmelze ⇓2. Schmelze Zugabe von Läuterungsmittel →Entgasung (Durchmischung durch aufsteigende Blasen)Abkühlen auf 1200°C →Zähigkeit↑ ; Formgebbarkeit↑⇓ Homogene, blasenfreie Masse (Feinschmelze) ⇓ Weiterverarbeitung der Feinschmelze:Durch Ziehen aus der Schmelze, Gießen und Walzen oder durch Float-Verfahren (Aufgießen auf Metallbad) ⇒ Entstehung von Flachglasscheiben.Verbundsicherheitsglas besteht aus zwei Flachglasscheiben mit eingelegter Folie
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• 11. Eisenmetalle: Was ist Korrosion und wie kann man die Oberfläche davor schützen? Korrosion Korrosion ist die Reaktion eines metallischen Werkstoffes mit seiner UmgebungDiese bewirkt an ihm eine messbare Veränderung (die Korrosionserscheinung)⇒Kann die Funktion des Bauteils beeinträchtigen. Schutz vor Korrosion Durch Änderung der Reaktionsparnter → Werkstoffwahl durch Änderung der Reaktionsbedingungen Durch elektrochemische Veränderung der Spannungsverhältnisse durch Trennen der Reaktionspartner mittels Schichten oder Überzüge auf dem metallischen Werkstoff Durch Vermeidung von unbelüfteten Hohlräumen und "Wassersäcken"
• 12. Welche Vor- und Nachteile bieten Glas und Kunststoff als Getränkeverpackung? GlasVorteile: undurchlässig für alle Stoffe Wechselwirkungen mit LM und Füll-gütern praktisch vernachlässigbar Lichtschutz durch Braunfärbung möglich Mehrweg bis zu 50 Umläufen Nachteile: Zerbrechlichkeit Sprödigkeit hohes EIgengewicht Kunststoff Vorteile: Lichtschutz beim Tetrapak mit PE-Beschichtung möglich hohe mechanische Festigkeit Transparenz Wärmeformbeständigkeit (dadurch sterilisierbar) sehr geringe Durchlässigkeit für Gase und Aromastoffe Mehrweg mit 25 bis 30 Umläufen Nachteile: meistens Einweg lange Wege → Recycling in Asien Migration möglich
• Welche Verfahren zur Modifizierung von Chemiefasern? Und welche Ziele werden damit verfolgt? Verstrecken: Erhalten von Festigkeit und Elastizität Thermofixieren: Querkräfte in Geweben und Maschen fixiert. Textilien werden formbeständig und schrumpffrei Pillarme Fasern: physikalische Modifizeriung → Herabstetzung der Biegebeständigkeit → Verhinderung von Faserknötchenbildung Texturieren: weicher, voluminöser, höhere Elastizität, besserer Griff, höheres Wärme- und Wasseraufnahmevermögen Spinnmattierung: Herabsetzung des Glanzes

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