Kunststofftechnik (Fach) / Polymers 7 (Lektion)

Polymers

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• 3.1 Nennen Sie 4 Massenkunststoffe! PE, PP, PVC, PET, PS
• 3.2 Wie ist der Ablauf bei der Herstellung von Kunststoffen aus Erdöl? Erdöl, Destillation, Naphta, Cracken, Monomere (Ethylene, Prophylen, Ethan, Butan), Polymerisation, Polymer
• 3.3 Welche Polymerisationsarten kennen Sie? Polykondensation, Polymerisatoin als Kettenreaktion, Polyaddition
• 3.4 Was bewirkt eine enge Molmassenverteilung, was eine breite und was eine bimodulare Verteilung? Enge: höhere Schlagzähigket, bessere Alterung Breite: besser verarbeitbar, höhere Streckung, höherer Verzug Bimodular: besser verarbeitbar, höhrere Festigkeit
• 3.5 Nennen Sie je 2 amorphe und 2 teilkristalline Thermoplaste (Abkürzung nach DIN ausreichend)! Welche Elastomere und Duroplaste (Duromere) kennen Sie? Amorph: PMMA, PVC, PC, PS Teilkristallin: P+OMAPE = POM, PA, PP, PE Elastomere: HNBR, NBR, EPDM, FKM, FFKM Duroplaste UP, EP, PF, MF
• 3.6 Nennen Sie jeweils typische Eigenschaften für amorphe und teilkristalline Kunststoffe (Thermoplaste)! Amorph: transpartent, maßgenau Teilkristallin: hart, spröde, zäh-elastisch
• 3.7 Welche Molekülanordnung (Morphologie) liegt bei Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren vor? Wie unterscheiden sie sich? – kurze Beschreibung und Skizze Thermoplaste: nicht vernetzte Polymere, lineare oder verzweige Makromoleküle wiederholt schmelzbar, schweißbar, teilweiße löslich Duroplaste: vernetze Polymere, engmaschig vernetze Ketten könnne nur im unvernetzten Zustand verformt werden, nicht schmelzbar, hart und spröde, eingeschränke wiederverwendbarkeit Elastomere: vernetzte Polymere, lineare weitmaschige Kette können nur im unvernetzten Zustand verformt werden, nicht schmelzbar, elastisch bei Gebrauchstemp.,
• 3.8 Was wird unter Copolymerisation verstanden? Welche Varianten kennen Sie? Wenn zwei oder mehr versch. Monomere zusammen Polymerisieren. isotaktisch, homo ataktisch, random syndiotaktisch, block
• 3.9 Welcher Unterschied existiert zwischen Compounds und Blends? Compounds: könnne direkt verabeitet werden, der Hauptbestandteil ca 80% ist ein Polymer, der Rest sind Additive wie Farbstoffe, UV-Schutz, Flammhämmende Mittel, Blends: Blends sind Mischungen aus versch. Polymeren. PC/ABS
• 3.10 Erläutern Sie den Unterschied zwischen Batch und Compound: Ein Batch besteht zum überwiegenden Teil aus Additiven wei Farben, Verarbeitungshilfsmitteln und kann alleine sehr schlecht verarbeitet werden. Er ist als zusatz für ein Blend oder ein Reines Polymer gedacht. Ein Compound ist ein vorgemischtes Produkt bestehend aus überwiegend ca 80-90% Basispolymer wie PE und dem Rest aus Additiven wie oben Beschrieben.
• 3.11 Wie unterscheiden sich amorphe und teilkristalline Thermoplaste hinsichtlich ihrer Morphologie – kurze Skizze? Amorph: viele lineare Ketten die wirr verteilt sind Teilkristallin: viele gekräußelte Linien mit blockweisen linearen Anteilen (parallelen Fäden)
• 5.1 Teilkristalline Thermoplaste haben grundsätzlich eine milchige Erscheinung. Durch welche Maßnahme werden sie bei dünnen Produkten durch die Verarbeitung transparent? Was ist mit dem Kristallinitätsgrad? Eine schnelle Abkühlung verinhdert das Kristallit wachstum. Der Kristallisationsgrad ist gering und das Produkt transparenter
• 5.2 Wie unterscheiden sich Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere hinsichtlich Aufschmelzverhalten, Löslichkeit, Zustand bei Raumtemperatur                                   Thermoplast        Duroplast         Elastomer Aufschmelzverhalten     schmilzt                    schmizt nicht Löslichkeit                    löslich                     nicht löslich Zustand Raumtemp.     fest                     fest                      flexibel
• 5.3 Wie unterscheiden sich amorphe und teilkristalline Materialien hinsichtlich: Transparenz, Schwindung, Spannungsrisskorossion und Verschleißfestigkeit.                                    Amorph              teilkristallin Transparenz                     +                           - Schwindung                     +                           - Spannungskorrosion         -                            + Verschleißfestigkeit           -                            +
• 5.4 Was ist wichtig bei der Betrachtung der Spannungs-Dehnungskurven von Thermoplasten? Es ist nichlinear und v.A. abängig von der Dehngeschwindigkeit und auch der Temperatur abhängig.
• 5.5 Welcher Testparameter muss geändert werden, um ein spröderes Bruchverhalten des Kunststoffes darzustellen? Temperatur verringern, Dehngeschwindigkeit erhöhen
• 5.6 Definieren Sie Schwindung und geben Sie Einflüsse auf die Schwindung an? Das Material schrumpft nach dem es im Werkzeug den Siegelpunkt überschritten hat Kristallisation zwischen den Molekülen, thermische Schrumpfung
• 5.7 Welche Schwindungsarten sind Ihnen bekannt? Thermische Schrumpfung und Kristallistatoin primäre Kristallisation sekundäre Schrummpfung durch sekundäre Kristallistation Verzug=Schwindung+Relaxation
• 5.8 Wann tritt Primär- (Prozess-) und Sekundärschwindung auf? a) direkt nach dem abkühlen des Bauteils b) bis zu mehreren Tagn danach
• 5.9 Bauteilverzug bei Schwindung: Nennen Sie den Mechanismus? Verzug ist die Summe aus Relaxation und Schwindung
• 5.10 Wovon hängt die Größe der Schwindung ab? Werkstoff, Geometrie, Prozessparameter, Abkühlrate
• 5.11 Definieren Sie Verzug und nennen Sie 2 Einflüsse auf den Verzug? Beschreiben sie kurz die Mechanismen der Einflüsse! Durch unterschiedliche Abkühlraten an verschiedenen Stellen entsteht eine unterschiedliche Schwindung und es kommt zu verzug: Größe der Schwindung, Geometrie des Formteils
• 5.12 Welches Modell kennen sie zur Beschreibung des Materialverhaltens bei Kriechen und Relaxation noch? Maxwell-Modell:Relaxation, Spannungsrelaxation Kelvin-Voigt-Modell: Kriechen
• 5.13 Erklären Sie den Unterschied zwischen Lunker und Einfallstellen, wie entstehen diese? Einfallstellen entstehen durch Masseanhäufungen bzw. die Schwindung davon. Lunker sind Leerstellen oder Fehlstellen durch ungenügend Nachruck, werkzeug Temp. erhöhen
• 5.14 Wozu dienen Entformungsschrägen und welche Winkel werden empfohlen? Um fertige Bauteile besser auswerfen zu können. V.A. parallele Kanten können sehr hohe Kräfte verlangen. Ca. 0.5 * Wanddicke.
• 5.15 Welche Aufgaben erfüllen Rippen? Verstärkung des Bauteils ohne zusätzliche Masseanäufung, Schwindungsverringerung, bessere Formfüllung
• 5.16 Welche thermoplastischen Rohstoffe eignen sich für Bauteile mit geringen Toleranzen, warum? Amorphe Thermoplaste sind wg. der geringen Schwindung vorzuziehen. Also PMMA, PC, PS, PVC
• 5.17 Für den Spritzguss werden die Toleranzen unterschieden, es gibt Werkzeug und nicht werkzeuggebundene Toleranzen. Erläutern Sie den Unterschied? werkzeuggebunden: Maße innerhalb der Formhälfte/Platte nicht werkzeuggebunden: die Dimensionen die über eine Systemgrenze hinausgehen
• 5.18 Welche Gestaltungsrichtlinien sind bei Ecken von Kunststoffbauteilen zu berücksichtigen? Möglichst keine Ecken, immer Abrunden Eine geringere Reibkraft notwndig ist. Auch sind radien für die Form einfacher zu fertigen. Die Schmelze fließt auch schlecht in um scharfe Ecken und es entstehen. evtl. Spannungsrisse
• 5.19 Was ist prinzipiell hinsichtlich Toleranzen bei der Auslegung von Kunststoffprodukten zu beachten? Hohe Toleranzen sind mit hohen Kosten verbunden Toleranzen aus dem Metallbereich sind nicht anwendbar. Stark Materialabähngig - kristallin vs amorph
• 5.20 Wovon hängt die Viskosität bei newtonschen Fluiden und struktur-viskosen Fluiden ab? newtonisch: Stoff, Temperatur struktur-viskos: Scherbelastung, hohere Scherbelastung entspricht geringerer Viskosität
• 5.21 Welche Varianten kennen Sie für Schnapphakenverbindungen? Biegebalken, Schnapphake, Torsionsstab, Zylindrische Profile, Polygonprofil
• 5.22 Was ist bei der Auslegung von Schnapphaken zu berücksichtigen? Dass die Biegebelastung die Dominierende Beanspruchung ist. Schafkantige Ecken vermeiden.
• 5.23 Welche rheologischen Ansätze zur Beschreibung der Viskosität von Thermoplasten kennen Sie? Potenzgesetz, Carreau Gesetz
• 5.24 Welches der beiden genannten Gesetze beschreibt die Viskositätsfunktion genauer? Carreau Gesetz
• 5.25 Was besagt der WLF-Verschiebungsansatz? die Temperaturabhängigkeit von Relaxationsmechanismen
• 5.26 Warum ist die Simulation für die rechnergestützte Analyse (Füllsimulationen) des Kunststoffprozesses so hilfreich? Geschwindigkeit, Kosten, Präzision, schnelle Anpassung an Änderungen
• 5.27 Beschreiben Sie die umgebungsbedingte Spannungsrisskorrosion (environmental stress cracking [ESC]) Spannungsrisse entstehen unter Umwelteinflüssen nach einer Gewissen Zeit
• 5.28 Nennen Sie Polymere, die Barriereeigenschaften besonders gegen O2 besitzen! EVOH, PVDC
• 5.29 Warum wird hauptsächlich EVOH verarbeitet? Weil bei PVDC bei der Verarbeitung korrosives HCl entsteht. PVDC ist teurer
• 5.30 Bitte nennen Sie 3 wichtige Einflussfaktoren die bei Polymeren als Reibpartner zu beachten sind! Flächenpressung Gleitgeschwindigkeit Gleitflächentemperatur
• 5.32 Welche Vorteile hat die Kombination verschiedener Kunststoffe in einem Produkt / Bauteil? Man kann die einzelnen vor-/ und nachteile geschickt kombinieren.
• 5.33 Welche Schwierigkeiten können beim Kombinieren/Lagenaufbau (1) oder Mischen (2) von verschiedenen Kunststoffen auftreten? Die Haftung versch. Kunststoffe ist nicht immer gegeben, sodass Haftvermittler verwendet werden müssen
• 6.1 Was ist bei der Herstellung von Probekörpern unter Berücksichtigung der Ergebnis-Interpretation für das spätere Bauteil zu beachten? Ob die Probe gepresst oder spritzgeformt wurde
• 6.2 Was versteht man unter der MFI-Messung? Welche Angaben gehören zu dem Wert und wo wird die Methode eingesetzt? Abürzung für MeltFlowIndex (190/2,6)Temperatur und Schmelzefluss in Gramm nach 10 Minuten Z.B in der Wareneingangskontrolle
• 6.3 Was ist der Unterschied zur MVR-Messung? (MFI - MVR) MeltVolumeRate Bei der MVR Messung wird das Volumen nicht die Masse bestimmt
• 6.4 Wie ist Vorgehensweise bei der Rheometermessung, was bedeutet die Bagley Korrektur? ·        Material in einem Zylinder schmelzen ·        Kolben erhöht mit konstantem Vorschub einen gleichmäßigen Druck
• 6.5 Hinsichtlich der Viskositätsbeschreibung – was ist der Unterschied zwischen MFI/MVR und Rheometermessung? Wann wird was eingesetzt? MFI und MVR sind quantitative Messvervahren. Die Rheometermessung ist qualitativ. Ergo können MFI und MVR nur innerhalb einer Messreihe verglichen werden, eine Messung dauert idR ca. 15min. -Wareneingangskontrolle Eine Rheometermessung gibt absolute Zahlen und dauert wesentlich länger. Für die Grundlage von FEM bzw. Numerische Simulationen á la OpenMould sind Rheometermessung unabdingbar.
• 6.6 Was versteht man unter „repräsentativen Größen“? Erklärung auch durch Skizze möglich. relativer Druckverlust - xAchse L_0, L_1, L_3 zu D y-Achse
• 6.7 Wie lässt sich der Glasfasergehalt in einer Kunststoffprobe bestimmen? Mit einer IR-Spektroskopie

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