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Kunststoffverarbeitung I + II (Fach) / Polymere (Lektion)

Prüfungsvorbereitung

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  • 1.Prinzipieller Aufbau von Kunststoffen Polymere = organische Materialien Polymere = „viele Teilchen“ (wörtlich übersetzt) Polymere setzen sich aus vielen Monomeren (sog. niedermolekularen Teilchen) zusammen, diese somit Makromoleküle bzw. Makromolekülketten bilden molekularer Aufbau: Homopolymer (ART) -> linear angeordnete Monomere (ANORDNUNG) -> geordnete Struktur (STRUKTUR) Copolymere (ART) -> alterierend, statistisch, blockartig angeordnete Monomere (ANORDNUNG) -> verzweigte oder vernetzte Strukturen (STRUKTUR) Herstellung: synthetisch (z.B. von Erdöl) durch: Polymerisation Polyaddition Polykondensation durch Umwandlung von Naturprodukten = Fermentation (z.B. von Zelluloid zu Zellulose)
  • 2.Wodurch unterscheiden sie sich? in Ordnungszustand (-grad): Anordnung der Makromolekülketten: linear verzweigt Einbaumuster (aufgrund asymmetrischer Monomere) -> Taktizität: isotaktisch syndiotaktisch ataktisch -> "sterische" Ordnung in Struktur: Thermoplast (z.B. Plastebecher): -> nach Erstarrung = Übergang von flüssigem in festen Aggregatzustand amorph -> Wattebauschstruktur, ungeordnete Struktur teilkristallin -> geordnete und ungeordnete Struktur kristallin -> geordnete Struktur Elastomer (z.B. Reifen): weitmaschige Struktur schwach vernetzte Struktur kautschukähnliches Verhalten Duromer (-plast): engmaschige Struktur stark vernetzte Struktur physikalische Eigenschaften (Wechselwirkungen): Beständigkeit gegen: Chemikalien Licht Korrosion Temperatur optische Eigenschaften: Lichtabsorption Brechungsindex z.B. amorpher Thermoplast -> transparent, glasklar -> sog. "organische" Gläser -> Brechungsgesetz anwendbar z.B. teilkristalliner Thermoplast -> opak, milchig elektrische Eigenschaften: Leitfähigkeit Dielektrische Eigenschaften mechanische Eigenschaften: Festigkeit -> Bruchfestigkeit / E-Modul Steifigkeit -> Elastizität / Dehnung ε Zähigkeit -> Viskosität Abriebfestigkeit Thermische Eigenschaften: Dauer-Gebrauchstemperatur Thermischer Ausdehnungskoeffizient Wärmeleitfähigkeit
  • 3.Was hat der Aufbau mit der Verarbeitung zu tun? unterschiedliche Makromolekularstrukturen beeinflussen die elektrischen, optischen, akustischen und thermischen Eigenschaften, sowie das Verhalten ggü. Licht und „Korrosion“ von KS. Diese Eigenschaften sind wiederum entscheidend für die Anwendungsmöglichkeiten, den Preis und den Mengeneinsatz der KS Einfluss auf die Kunststoffverarbeitung: unterschiedliche KS-Arten erfordern verschiedene Verarbeitungsverfahren / -prozesse, da bei der KS-Verarbeitung folgendes gilt: KS werden durch Erwärmen bzw. Aufschmelzen in fließfähigen Zustand überführt beim Fließ- bzw. Aufschmelzprozess, wie er in wird KS-Schmelze (hauptsächlich) geschert Viskosität / Fließverhalten des KS entscheidend für Verarbeitungsmöglichkeiten
  • 4.Welche drei Kunststoffgruppen gibt es? (1)     Thermoplaste à Herstellung: Polymerisation (2)     Elaste / Elastomere (3)     Duroplaste / Duromere à Herstellung: Polykondensation (4)     Es gibt auch noch eine Zwischengruppe: Thermoplastische Elastomere (TPE)   Ergänzungen: Unterteilung von Kunststoffen nach Anwendungsmöglichkeiten, Preisen und Mengeneinsatz: 1)       Standard- / Massenkunststoffe: Thermoplaste (Standardthermoplaste), z.B. für Verpackungen, für Gehäuse, im Bauwesen (PET, PVC, PS, PP, PE-HD, PE-LD, PE-LLD). 2)       Technische Kunststoffe („Ingenieurkunststoffe“): ggü. den Standardkunststoffe bessere mechanische, thermische u meist auch elektrische Eigenschaften (PMMA, PC, PA, PBT, POM, TPU, SAN, ABS, ASA) à Einsatz für komplexe Beanspruchungen 3)       Hochleistungskunststoffe: ggü. Den Standard- u technischen Kunststoffen mit herausragenden Eigenschaften, besonders hinsichtlich der thermischen Eigenschaften u somit ihrer Einsatzgrenzen ( PPS, PA11, PA12, PSU, PEI, PEEK, PTFE, LCP) à Verarbeitung von Hochleistungskunststoffe benötigt häufig höhere Anforderungen.
  • 5.Welche Überstrukturen können sich in Thermoplasten ausbilden? -           aus Lamellen folgen Sphärolithen Ergänzungen: -           Überstrukturen am Bsp. von Polyethylen/PET (Überstrukturgröße = 10-7 m): -           amorph                                        (Lösung oder Schmelze)         Kettenbreite = 10-9 m (Kettenlänge = 10-5 m) -           teilkristallin                                  (Festzustand)                            Kettenbreite = 10-8 m -           teilkristallin und orientiert           (Festzustand) Von amorph zu teilkristallin und orientiert nimmt die Ordnung zu!
  • 6.Wie sehen die Zustandsdiagramme der verschiedenen Kunststoffe aus? siehe Folien_21 S.19: Bild 1: 1) Duromere (spröd)                                                       Bild 1: 2) Thermoplaste (zäh) Bild 1: 3) Thermoplastische Elastomere / TPE (elastisch) Bild 1: 4) (Pur-) Elastomere (gummielastisch) siehe Folien_21 S.20. Bild 2: Vergleich mit anderen Werkstoffen   Ergänzungen: Spannungs-Dehnungs-Diagramm à in Technik häufig von großer Bedeutung à Betrachtung der Materialeigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Plastizität bzw. Sprödigkeit, Elastizität und einiger anderer Eigenschaften Dehnung:        Angabe über relative Längenänderung eines Körpers unter Belastung (z.B. Temperaturänderung)
  • 7.Welche Zusammenhänge gibt es z.B. zwischen Festigkeit und Temperatur? -           Temperatur ↑, dann Festigkeit ↓ à also E-Modul ↓, Spannung σ ↓, (Dehnung ε ↑) -           Temperatur ↑, dann Duktilität (plastische Verformbarkeit) ↑ Polymer ist aufgeschmolzen, wenn werkstoffspezifische Schmelztemperatur (Tm) erreicht wurde   Ergänzungen: Duktilität:         Stoffeigenschaft sich unter Belastung plastisch zu verformen, bevor Versagen auftritt.                          z.B. Glas bricht ohne erkennbare Vorverformung à Duktilität sehr klein                          z.B. Stahl (sortenabhängig) kann bis Bruch um über 25% plastisch verformen                          à Polymere besitzen meist höhere Duktilität als Stahl (vgl. Bild 6-02) Dabei sind Hauptvalenzbindungen (= innermolekulare chemische Bindungskräfte) und Nebenvalenzbindungen (= intermolekulare physikalische Bindungskräfte) zu unterscheiden. Denn die Hauptvalenzbindungen sind sehr stark, während sich die Nebenvalenzbindungen mittels Wärme und Lösungsmittel verhältnismäßig leicht reduzieren lassen! Hauptvalenzbindungen sind z.B. die chem. Kohlen-Wasserstoffbindungen innerhalb eines Kettenmoleküls. Nebenvalenzbindungen sind z.B. die physikalischen Wasserstoffbindungen zwischen den einzelnen Kettenmolekülen. E-Modul (auch Zugmodul): -           Materialkennwert, der Zusammenhang zwischen Spannung u Dehnung bei Verformung eines festen Körpers beschreibt.
  • 8.Wodurch unterscheiden sich z.B. verschiedene PE-Typen? -           hauptsächlich in ihrer Dichte -           auch in ihrem Temperaturverhalten und dem damit verbundenen zeitabhängigen Dehnungsverhalten à Wärmeleitfähigkeit je nach PE-Typ (Polyethylen-Typ) zwischen l ≈ 0,3 – 0,4 W/mK   Ergänzungen: Polyethylen: wenig Feuchtigkeitsaufnahme u erträgt hohen Zugbelastungen -           Hochdruck-Polyethylen (HDPE): hoher Dichte à z.B.Isoliermaterial für Kabel. -           Niederdruck-Polyethylen (LDPE): geringer Dichte à z.B. ebenfalls Isoliermaterial für Kabel -           PE-HD (HDPE): schwach verzweigte Polymerketten, daher hohe Dichte zwischen 0,94 g/cm3 u 0,97 g/cm3 („HD“ = „high density“). -           PE-LD (LDPE): stark verzweigte Polymerketten, daher geringe Dichte zwischen 0,915 g/cm3 u 0,935 g/cm3 („LD“ = „low density“). -           PE-LLD (LLDPE): lineares Polyethylen niederer Dichte, Polymermoleküle mit kurze Verzweigungen à Herstellung der Verzweigungen durch Copolymerisation von Ethen und höheren α-Olefinen, wie  Buten, Hexen o Octen („LLD“ = „linear low density“). -           PE-HMW: hochmolekulares Polyethylen, längere Polymerketten als bei PE-HD, PE-LD oder PE-LLD, mittlere Molmasse bei 500–1000 kg/mol -           PE-UHMW: ultrahochmolekulares Polyethylen mit mittleren Molmasse von bis zu 6000 kg/mol u Dichte von 0,93–0,94 g/cm3 („UHMW“ = „ultra high molecular weight“). -           Weitere PE-Typen: vernetztes Polyethylen (VPE), Polyethylenterephthalat (PETP), Ethylen-Vinylacetat (EVA).
  • 9.Welchen Zustand streben die Moleküle eines Kunststoffes an? -           Kunststoffmoleküle streben nach einem ungeordneten, „verknäulten“ Zustand (entropiereichsten Zustand).   Ergänzungen: -           Anordnung von Kunststoffmolekülen: o      C-Atom besitzt 4 Sustituenten mit 2 Strukturen o      verhalten sich wie linke und rechte Hand, da sie nur durch Spiegelung und nicht durch Drehung ineinander überführt werden können à so ein C-Atom = Stereozentrum o      in Polymerkette ist jedes C-Atom ein Stereozentrum o      enthält neben den beiden gebundenen Kettenatomen 2 weitere unterschiedliche Substituenten (z.B. Fluor, Wasserstoff) o      die Substituentenanordnung im Raum, bezeichnet der Begriff Taktizität. o      Folgende Taktizität ist bei Polymeren möglich: §    Isotaktisch (regelmäßig einseitig) à isotaktische Polymere §    Syndiotaktisch (regelmäßig wechselseitig) à syndiotaktische Polymere §    Ataktisch (regellos) à ataktische Polymere §    „sterische Ordnung“ bei Polymeren = „Kopf-Schwanz“-Anordnung von Monomeren innerhalb der Molekülkette
  • 10.Was sagt Ihnen der Begriff Entropie? -           Maß für die Unordnung. -           Aufschluss über die Ordnung bzw. Unordnung der makromolekularen Struktur (in Bezug auf Kunststoffverarbeitung) Die Entropie ist immer größer gleich 1. In diesem Zusammenhang gibt 1 die „optimale“ Ordnung an. Jedoch streben alle uns bekannten „Dinge“ nach Entropiezunahme, sozusagen nach Unordnung.
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  • 11.Welche Dimensionen haben Kunststoffmoleküle? Kettenmolekülbreite:          10-9 m Kettenmolekülhöhe:           10-7 m Kettenmoleküllänge:          10-5 m (Lösungs- / Schmelzzustand à amorph)
  • 12.Welche Urformverfahren gibt es für Kunststoffe? Urformen: Umwandlung aus formlosen Stoff (z.B. Polymergranulat, Polymerschmelze) in festen Körper (sog. Erstform eines geometrisch bestimmten Körpers / Werkzeugs / Bauteils) ·               Mischen, Kneten, Pressen (z.B. von Granulat) ·               Spritzgießen (Spritzen), Blasformen (Folienblasen), Extrudieren à plastischer Zustand oder Schmelze ·               Kalandrieren (Breitwalzen), Beschichten ·               Verstärken, Schäumen
  • 13.Was versteht man unter „Physikalischer Stoffbildung“? Urformen (= formloser Stoff wird zu festem Körper) mit „physikalischer Stoffbildung“ = Verarbeitung aus Lösungen und Dispersionen (Polymerdispersion oder Polymerlatex)
  • 14.Worauf basiert die „Physikalische Stoffbildung“? auf Polymerdispersionen: -           eine kolloidal stabile Dispersion von Polymerpartikeln in einer wässrigen Phase o     Dispersion = heterogenes Gemisch aus mind. 2 Stoffen, die sich i.d.R. nicht o kaum ineinander lösen (meist Kolloide) o     in einem anderen Medium (Feststoff, Gas o Flüssigkeit) feinverteilte Teilchen o Tröpfchen o     Größe eines Kolloids zwischen 1nm und 1µm
  • 15.Beispiele für die „Physikalische Stoffbildung“? -           Bsp. für natürliche Polymerdispersion: Naturlatex vom Gummibaum -           Bsp. für industrielle Polymerdispersion: Klebstoff, Bindemittel für Dispersionsfarben, Zwischenprodukte der Kunststoffindustrie
  • 16.Was versteht man unter „Chemischer Stoffbildung“? -           die Verarbeitung von Duromere u Elastomere
  • 17.Worauf basiert die „Chemische Stoffbildung“? -           auf dem Lösen innermolekularer chemischer Bindungskräfte (= Hauptvalenzbindungen) à vgl. Frage 2. u 7. -           Makromoleküle von Duromere u Elastomere besitzen im Vergleich zu Thermoplasten chemische Bindungen à Hauptvalenzbindungen à diese lassen sich im Vergleich physikalischen Bindungen (Nebenvalenzbindungen) schwerer lösen -           Lösen der Bindungen dennoch mittels Spritzgießen möglich -           grundsätzlich ist im Vergleich zum Thermoplastspritzgießen das Spritzgießwerkzeug höher temperiert, um Formgebung zu ermöglichen siehe Folien_22 S.8
  • 18.Beispiele für die „Chemische Stoffbildung“? Elastomere: -           Naturkautschuk (NR) -           Reifenmaterial -           Gummiband -           Dichtungsring -           Weitere: Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Butadien-Kautschuk (BR) und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) Duromere (i.d.R. Anwendung für Elektroinstallationen): -           Bekanntetes: Bakelit (z.B. Föngehäuse, Topfgriff, Bügeleisen) -           Nahezu alle Kunstharze: o      Polyesterharze (UP) à für harte Lacke o      Phenolharze (PF) à hitzebeständig u wasserfest à für wasserfeste Leime u Lacke -           Polyurethane (PU / DIN-Kurzzeichen: PUR) à je nach Herstellung spröd (Duromer: z.B. Montageschaum) oder elastisch (Elastomer: z.B. Sportschuhsohlen, ) -           Weitere: Schutzschalter, Kabelbahnen, Karosserieteile (z.B. Reflektor / Autoscheinwerfer), Motorraumteile (z.B. Riemenscheibe, Bremskolben, Ansaugstutzen)
  • 19.Wie läuft die Herstellung eines Elastomerbauteiles ab? -           Elastomerbauteile vorrangig urformend gefertigt (Spritzgießen, Pressen) -           Elastomerspritzgießen (wirtschaftlich durch kurze Herstellungszyklen bzw. verkürzte Vulkanisierzeiten mit sog. Kaltläuferwerkzeugen) à Vulkanisierzeit >> Aufbereitungszeit in Plastifiziereinheit o      auf Schneckenspritzgießmaschinen o      Elastomere bandförmig o in Pulverform o      Förderschnecke schert plastifizierte Masse im Vergleich zum Thermoplastespritzgießen wenig o      Förderschnecke knetet u mischt zu homogener Formmasse (Spritzgießvorgang analog zum Thermoplastespritzgießen) à Vorgang läuft im Vergleich aber relativ schnell ab o      entstehende Reibungswärme in Düse und Angusskanälen verkürzt Vulkanisierzeit o      Zylinder wird auf ca. 80°C temperiert (meist Wassertemperierung) à zu heißer Spritzzylinder, führt zum frühzeitigen Ausvulkanisieren des Elastomers o      Anmerkungen: §   Werkzeuggestaltung bei Elastomeren u Duromeren aufwendiger als bei Thermoplasten, da diese sehr dünnflüssig im Fließzustand §   Vulkanisierte Formmasse sehr viskos à relativ große Angussquerschnitte nötig §   bei gekühltem Angusskanal im Werkzeug (sog. Kaltläuferwerkzeuge) immer wieder Hindurchspritzen durch vulkanisierte Masse möglich §   Verwendung mehrerer Schließeinheiten für mehrere Werkzeuge u unterschiedliche Bauteile oft wirtschaftlicher §   entscheidener Unterschied zum Thermoplastespritzgießen: Schnecke „KALT“ + Werkzeug „HEIß“ à ermöglicht Vulkanisation (à 1839 von Charles Goodyear entwickeltes chemisch-technisches Verfahren zur Kautschukbearbeitung à hier: Vernetzung / Formgebung der Formmasse) -           Elastomerpressen à im Vergleich zum Spritzgießen schlechtere Teilequalität, da Verfahren aufgrund der äußeren inhomogenen Wärmezufuhr zu nicht so homogenen Formmasse führt à einige mechanische Eigenschaften bis zu 30% schlechter als beim Spritzgießen   Ergänzungen: -           Alternative: spanende Bearbeitung aus Halbzeugen à unter bestimmten Bedingungen sowohl wirtschaftlich als auch technologisch vorteilhaft: o      Flexibilität vor allem bei Einzel- oder Kleinserienfertigung o      reaktionsschnelle Fertigung von Elastomerbauteilen aus Halbzeugen o      reduzierte Kapitalbindung durch Verzicht auf bauteilspezifische Formwerkzeuge o      verbesserte Werkstoffhomogenität bei komplexen Bauteilgeometrien durch vereinfachte Urformprozesse
  • 20.Verarbeitung von UP-Harzen, welche Möglichkeiten gibt es? -      Pressen -      Spritzgießen -      Laminieren, z. B. mit Glasfasern (siehe auch Faser-Kunststoff-Verbund, Glasfaserverstärkter Kunststoff und Gelcoat)
  • 21.Warum werden Fasern bei der Kunststoffverarbeitung zugesetzt? -           zur Verstärkung bzw. Festigkeitssteigerung des Kunststoffes Ergänzung: -           Zusatzstoffe (z.B. bei Carbon) -           reale Festigkeit eines festen Werkstoffs << theoretisch berechnete Festigkeit -           Festigkeit eines faserverstärkten Werkstoffs (in Faserform) >> gleiche Material in anderer Form -           je dünner die Faser, desto größer die Festigkeit -           je kleiner die Einspannlänge, desto größer ist die gemessene Festigkeit der Probe/Faser. -           Fasern und Kunststoff nehmen Kräfte auf, die den Kunststoff allein zerbrechen würden. Durch den Kunststoff tragen die Fasern sogar größere Lasten als allein.
  • 22.Wie ist der Verfahrensablauf beim Handlaminieren? Arbeitsschritte: 1.        Auftragen von Trennmittel auf die Negativform 2.        ggf. Auftragen eines Farblacks 3.        Aushärtung des Farblacks 4.        Laminieren mit duroplastischem Kunststoff 5.        Einlegen des Gewebes 6.        Harzauftrag mit Laminierrolle 7.        nachfolgende Gewebelagen werden schichtweise naß-in-naß aufgebracht 8.        den Abschluss bildet oft ein Abreißgewebe aus Nylonfasern 9.        Drucklose Aushärtung bei Raumtemperatur oder unter Druck 10.    Abreißen des Nylongewebes sorgt für eine definiert raue, saubere und klebfreie Oberfläche zur weiteren Verarbeitung. Anmerkung: Bei optimierten Leichtbauteilen in Sandwichbauweise mit einem leichten Kern aus Schaum oder Waben wird im Vakuum unter Druck gehärtet.
  • 23.Welche Aspekte des Arbeitsschutzes sind bei der Verarbeitung von reagierenden Komponenten zu beachten? -           Einsatz von Brandschutzmitteln (z.B. PU-Kunststoffe) -           Einhaltung von Schutzisolationswerten
  • 24.Was versteht man unter SMC und BMC? -           SMC = Sheet Molding Compound = matrizenförmiges Glasfaser-Kunststoff-Halbzeug (duroplastisch) o      Plattenware („plattenförmige teigartige Pressmasse“) o      i.d.R. Verstärkung von duroplastischen Reaktionsharzen (z.B. Polyester-, Vinylharze) mit kurzen o langen Glasfasern von 25 – 50 mm in Mattenform (selten in Gewebeform)   Ergänzungen: -           Verarbeitung mit Heißpressverfahren: §     durch vollautomatische Mischen des Harzfüllstoffgemisches mit den Glasfasern entsteht das SMC-Halbzeug (auch in Folienform) §     Halbzeug zuschneiden §     Duroplast-Halbzeug vorerwärmen §     Fließpressen o      z.B. Herstellung von Karosserieteilen (siehe Bild 23-01 u 32-02), Sportgeräte etc. o      Zuschlagstoffe verhindern Ankleben der Matrix an Werkzeugen à bessere Handhabung des Halbzeugs o      Einbringen von Befestigungselemente in die Pressform möglich à macht SMC wirtschaftlicher o      Füllstoffe dienen Gewichts- u Kostenreduktion. -           Bestandteile SMC-Masse (Gesamtmasseprozent: o      ca. 12% vernetzungsfähiges Harz o      ca. 45% mineralische Füllstoffe, z. B. Kreide oder Gesteinsmehl o      ca. 30% Glasfasern (mit entsprechender Schlichte) o      auch Additive zur Schwundreduktion o      auch Inhibitoren o      auch Trennmittel o      auch Peroxide als Beschleuniger oder Reaktionsmittel o      je nach Anforderung: Farbpasten, Flammschutzmittel, leitende Zuschläge                                                      -           BMC (Bulk Molding Compound) = Faser-Matrix-Halbzeug o    formlose, sauerkrautartige Masse (z.B. in Beutel) o    Verstärkung von Kunststoffharzen (z.B. Polyester-, Vinylharze) mit zumeist 6 – 24 mm Glasfasern o    preiswerte Alternative zu Glasfasern bilden Naturharze à Anwendung auf dem Vormarsch o    ggü. reinen Harz BMC höhere Festigkeiten, Steifigkeiten u Temperatureinsatzgrenzen   Ergänzungen:   -           Verarbeitung im Heißpressverfahren: o      kurze Taktzeiten möglich o      BMC-Masse wird zentral in ein beheiztes, geteiltes Werkzeug eingelegt o      beim Schließen verteilt sich BMC-Masse im Werkzeug o      durch die kurzen Faserlängen Füllen dünner Rippen u Wanddicken möglich à jedoch Gefahr, dass BMC an Engstellen entmischt, wenn Engstelle mit Fasern verstopft o      Orientierung der Fasern i.d.R. in Strömungsrichtung à Auftreten stark orientierter Fasern möglich à Effekt oft gewünscht, da Anpassung des Werkzeugs möglich (mit Hilfe von Fließ- u Füllsimulationen) o      BMC bei entsprechend kleinen Faserlängen im Spritzgussverfahren verarbeitbar -           Bestandteile von BMC auf Polyesterbasis (Gesamtmasseprozent): o      Reaktionsharz 10 bis 35 % o      Fasern 10 bis 50 % o      Füllstoffe 0 bis 70 % à Calciumcarbonat, Aluminiumtrihydrat o      Reaktionsmittel 1 bis 3 % o      Inerte Trennmittel 1 bis 2 % o      Stabilisatoren < 0,1 %
  • 25.Was versteht man bei der Kunststoffverarbeitung unter Aufbereitung? Alle Arbeitsschritte, die zwischen Kunststoffherstellung (Synthese o Fermentation) und seiner Formgebung anfallen: -           Fördern -           Dosieren -           Mischen (Compoundierung) -           Granulieren -           und z.T. Zwischenlagerung
  • 26.Nennen Sie einige Beispiele für das Fördern und Dosieren -           Einsatz von Förder- und Dosiergeräten bei Trocknung des Kunststoffgranulats o      Granulatfördergeräte -> arbeiten mit Druckluft und besitzen Venturidüse (Venturiprinzip) -           Plastifiziereinheit beim Spritzgießen (vgl. Frage 50ff.)
  • 27.In welchen Mengen werden Additive u.ä. zugegeben? -           nach Anwendungsfall spezifische Menge u kleiner 1% der Gesamtmenge -           Ausnahme: bei Weichmachern Mengen bis 30% -           nach Bedarfsgegenständeverordnung (BedGgstV) Zugabe von Additiven nur in geringen Mengen erlaubt à mg/kg
  • 28.Beim Zerkleinern von Kunststoffen ist worauf zu achten? -           passende Auswahl der Zerkleinerungsmaschine abhängig vom Werkstoffzustand à spröd, zäh, elastisch -           verwendete Maschine liefert unterschiedliche Granulatgrößen à grob, mittel, fein -           Zerkleinerungsverfahren: o      Druckzerkleinerung §   Backenbrecher (spröd / grob, Daumenbrecher(spröd bis zäh / grob), Walzenmühle (spröd u elastisch / grob bis mittel), Kollergang (spröd / mittel u fein) o      Prallzerkleinerung §   Hammermühle (spröd / grob bis fein), Pralltellermühle (spröd / mittel bis fein), Stiftmühle (spröd u zäh / fein), Strahlmühle (spröd / mittel bis fein) o      Schlag-, Reib-, Schneidzerkleinerung §   Kugel- / Schwingmühle (spröd / fein), Schneidmühle (zäh bis elastisch / grob bis mittel), Zahnscheibenmühle (spröd u elastisch / grob bis mittel), Strangpresse mit Messer (spröd bis elastisch / grob)   siehe Folien_27 S.44
  • 29.Was sagen Ihnen die Begriffe: Viskosität, Strukturviskosität? Viskosität: Maß für das Fließverhalten bzw. die Fließfähigkeit eines Fluids (hier: Betrachtung von Polymerschmelze) Je höher die Viskosität, desto weniger Fließfähig ist Fluid. Viskosität η = Schubspannung τ durch Scherung γ bzw. der Schergeschwindigkeit (Scherrate) γ   Strukturviskosität: molekulare Ursache: Ruhezustand: knäuelförmige, sich gegenseitig durchdringende Molekülketten (-> "Verschlaufung") Verschlaufungen wirken wie temporäre Netzpunkte viskose und elastische Anteile: "Viskoelastizität" Viskosität abhängig von Verschlaufungsdichte äußere Kräfte / Belastung: "Verstreckung" / Orientierung der Molekülketten Verringerung der Verschlaufungsdichte Moleküle gleiten (leichter) aneinander ab Viskosität fällt (drastisch) ab { Strukturviskosität: -           Eigenschaft eines Fluids bei hohen Scherungen eine abnehmende Viskosität zu zeigen (quasi „entscherend“) -           Abnahme der Viskosität entsteht durch Strukturänderung von Polymerketten -> besseres Aneinandergleiten -           Je stärker die Scherung (die auf das Fluid wirkt), desto weniger viskos (dünnflüssiger) ist Fluid Bsp: in Kunststofflösungen sind die einzelnen Polymerketten miteinander verhakt -> "verschlauft" bei steigender Scherkraft lösen sich diese Verhakungen und die Viskosität sinkt }
  • 30.Welche Aussage liefert die MFI-Messung? Standardtest zur Bestimmung der Schmelzviskosität liefert den MFI-Wert (engl.: Melt Flow Index) = Schmelzflussindex oder = MFR (engl.: Melt Flow Rate) Schmelzviskosität beeinflusst von Temperatur und Schergeschwindigkeit mit Hilfe der Viskositätsmessung Nachweis z.B. auf Wärmealterung, Chemikalieneinfluss, Bewitterung oder Verarbeitungsfehler möglich { gibt Leichtigkeit an, mit der eine Schmelze fließt -> je höher MFI-Wert desto leichter fließt die Schmelze   MFI-Wert gibt an, wieviel Gramm des aufgeschmolzenen Kunststoffes in 10 min unter der Wirkung einer festgelegten Kraft durch eine genormte Düse extrudiert werden   Innerhalb der Fließkurve belegt MFI-Wert nur einen Punkt -> keine Untersuchung des gesamten Kurvenverlaufs -> aus technologischer Sicht ausreichend }
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  • 31.Wo setzt der Verarbeiter die MFI-Messung ein? während der Extrusion -> "Off-Line" Verfahren (MFI-, MFR-, MVR-Messung) zur Produktkontrolle und -überwachung im Rahmen der Qualitätssicherung (QS) nach ISO 1133:1991 -> noch nicht genormtes "On-Line" Verfahren mit Conti-Rheometern
  • 32.Wie beeinflußt die Schergeschwindigkeit die Viskosität? bei steigender Schergeschwindkeit (Scherrate) nimmt Viskosität ab (Scherviskosität η = τ/γ' mit τ...Schubspannung, γ'...Schergeschwindigkeit)
  • 33.Wie beeinflußt die Temperatur die Viskosität? bei steigender Temperatur führt zu abnehmender Viskosität
  • 34.Wie wird eine thermoplastische Schmelze hergestellt? in einem Plastifiziereinheit, z.B. einem Plastifizierextruder, mittels einer Schnecke(nstrangpresse) Thermoplastgranulat wird bei Temperaturen von 200 - 300°C Aufgeschmolzen Folien_27 S.19: Abbildung -Aufschmelzvorgang { Verfahrensablauf: Einfüllen des (trockenen oder getrockneten) Granulats über Trichter in Schneckenzylinder -> Einzugsbereich -> Feststoff durch die Drehbewegung der Schnecke (gibt Förderrichtung + durch Schneckendreckzahl Fördertempo vor), der Scherung des Thermoplastmaterials an den Schnecken- und Zylinderwänden und das Beheizen der Zylinderwände wird das Material aufgeschmolzen -> Aufschmelzbereich -> Feststoff + Schmelze im Schmelzbereich vor der Düse ist Thermoplastmaterial endgültig aufgeschmolzen bzw. plastifiziert -> Thermoplastschmelze }
  • 35.Wie ist der Aufbau einer Standardschnecke? Einzugsbereich Aufschmelzbereich -> Vorplastifizieren Schmelzbereich -> Plastifizieren, Dispergieren, HomogenisierenOrientierung der Makromoleküle (Molekülketten) durch die Dehnströmung im Düsenverlauf, abhängig vom Durchsatz Folien_27 S.17: Abbildung -Aufbau: Plastifizierextruder  
  • 36.Wie heißen die einzelnen Elemente einer Schnecke? offen
  • 37.Weshalb werden Kunststoffe in Granulatform verarbeitet? offen
  • 38.Wo findet man Daten über thermoplastische Kunststoffe? Kunststoffdatenbank unter www.plasticsportal.net
  • 39.Aus welchen Baugruppen besteht eine Extrusionslinie? 1.        Extruder 2.        Werkzeug 3.        Glättwerk 4.        Nachbehandlung 5.        Wickler
  • 40.Wie ist der Verfahrensablauf bei der Extrusion? offen
  • 41.Was ist die Strangaufweitung und worauf beruht sie? molekulare Ursache: Orientierung der Makromoleküle (Molekülketten) durch die Dehnströmung im Düsenverlauf, abhängig vom Durchsatz teilweise Relaxation der Orientierungen beim Durchfließen der Düse, abhängig von der Düsenlänge Aufweitung des Strangquerschnitts durch Relaxation der Orientierungen: Moleküle(-ketten) nehmen wieder Knäuelform an Folien_27 S.9: Abbildung - Strangaufweitung  
  • 42.Warum ist eine Kalibrierung meist notwendig? offen
  • 43.Welche Kalibrierungsmöglichkeiten gibt es? offen
  • 44.Wie kommt das Loch ins Rohr? offen
  • 45.Wie wird der Dorn, Verdrängerkörper, Torpedo im Werkzeug gehalten? offen
  • 45.Wie wird der Dorn, Verdrängerkörper, Torpedo im Werkzeug gehalten? offen
  • 46.Was ist dabei für die Profilqualität zu beachten? offen
  • 47.Wie ist der Ablauf beim Blasformen von Hohlkörpern? offen
  • 48.Welche Verfahren werden hier kombiniert? offen
  • 49.Wie kann die Wanddicke eines Teiles beim Blasformen eingestellt werden? offen

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