Kunststofftechnik (Fach) / Kunststoff-Fertigung 2 (Lektion)

VE03 - VE05

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• Was versteht man unter "Aufbereiten" von Formmassen? Nenne die wichtigesten Aufbereitungsvorgänge! Def.: alle Arbeitsgänge, denen ein Rohstoff unterworfen wird, bevor die Formmasse dem eigentlichen Verarbeitungsprozess zur endgültigen Gestaltgebung zugeführt wird. Einarbeiten von Zusätzen..... Umwandlung in geeignete Form (granulieren...) Schritte Mischen Dispergieren Kneten Lösen Granulieren
• Wozu dient das Aufbereiten von Kunststoffen? Welche typischen Aufgaben haben die Zusatzstoffe? Einstellen der geforderten Eigenschaften!Polymer+Zuschlagstoffe = Kunststoff   Aufgaben Verarbeitung fördernd Festigkeit erhöhend Steifigkeit erhöhend Farbe...
• Im "Kreislauf" der Kusntstoffzechnik ist die Aufbereitung ein wichtiger Bestandteil. Skizziere kurz die Stellung in diesem System! Polymersynthese      -> Aufbereitung    ->  Formteilherstellung        ^L        Entsorgung        _I^
• Nenne und Skizziere die Prozessschritte bei der Compoundherstellung: Lagern    -> Trocknen  ->                                       AUFBEREITUNG        -> Dosieren von KS und ZS -> Mischen/Kneten - > Austragen - > Kühlen, Zerkleinern, Granulieren     -> Trocknen -> Lagern
• Zusatzstoffe für Hochleitungscompounds können in 3 Gruppen unterteilt werden. Nenne diese mit je 5 Beispielen: Verstärkungsstoffe (5-65 Gew%) Glasfasern, C-Fasern, Synthetische Fasern, Glaskugeln, Graphitfasern Zusatzstoffe (einige ppm bis 5 Vol%)' UV-Stabilisatoren, Weichmacher, Farbpigmente, Treibmittel, Haftvermittler Füllstoffe (5-65 Vol%) Kaolin, Russ, Magn, elekr, wärmeleit, Funktionsfüllstoffe, Holzmehl, Silizium
• Zusatzstoffe für Compounds können unterschieden werden in Lösliche und unlösliche: Nenne je 3 Stück! Unlöslich: Verstärkende Zusatzstoffe Färbende Zusatzstoffe Versteifende und verhärtende Zusatzstoffe Löslich: Weichmacher Trennmittel Stabilisatoren
• Skizziere den Einfluss von Funktionsfüllstoffen auf die Eigenschaften des Compounds! (Leitfähigkeit, magn, mech Eig...) Bild. S. 15 VE03
• Gleitmittel haben auf verschiedene Bereiche im Lebenszyklus eines Kunststoffprodukts Einfluss: Auf welche? Und was sollen Sie bewirken? Mischen: homogenisieren Phasenvermittlung Dispergieren Verarbeitung Viskositätserniedrigung (Innere Schmierung der Polymerketten) Trennwirkung/Entformungshilfe(Gleitmittel wandert während des Prozesses an die Oberflälche des Teils) Pigmentdispergierung Fertigteileigenschaften Bedruckbarkeit Glanz Glätte Transparenz Antiblockwirkung
• Was beeinflusst generell das Fließverhalten hochgefüllter Kunststoffe? Eigenschaften des Matrixfluids Eigenschaften der Füllstoffe Partikelkonzentration Partikelgröße und größenverteilung Partikelform Partikeloberfläche und Funktionalität Wechselwirkung zwischen den Partikeln Wechselwirkung zwischen Partikeln und Matrix
• Feststoffmischer mit rotierenden Werkzeugen werden unterschieden in Dis - und Kontinuierliche Mischer. Außerdem gibt es unter Ihnen einen Unterscheidung nach der Geschwindigkeit: Wie werden die Maschinen eingeteilt? Und welchen EInfluss hat die Ges Langsamläufer: Umfangsgeschw. bis 2m/s Schnellläufer 2-50m/s   -> mit zunehmender Geschwindigkeit wird die Behandlung weniger schonend, die Mischzeiten werden geringer und die Zerteileffekte und Energieaufnahme nehmen zu!
• Feststoffmischer mit rotierenden Werkzeugen werden unterschieden in Dis - und Kontinuierliche Mischer. Nenne je die häufigsten und ihre Eigenschaften: DISKONTINUIERLICH: disk. Schneckenbandmischer ( Langsamläufer, bis 30 m^3) Kegelschneckemischer(bei kohäsiven Produkten vorzugsweise eine wandnah arbeitende Schnecke! Langsamläufer, 30m^3) Silo-Senkrecht-Schneckenmischer (gut für rieselfähige Gute, Langsamläufer, bis zu 100m^3, oft zum Vereinheitlichen größerer Granulatsmengen!) KONTINUIERLICH: kont. Scheckenbandmischer (Langsamläufer,bis 30m^3, 450m^3/h) kont. Pflugmischer (Schnellläufer, 30m^3, 450m^3/h) kont. Schaufelmischer(Schnellläufer, 30m^3, 450m^3/h
• Wozu verwendet man Schneckenkneter? Und welche typischen Bauarten gibt es? Verwendung zum kontinuierlichen Compoundieren von Kusntstoffen zu verarbeitungsfähigen Formmassen. Unscheide: ein und zweiwellige Kneter!
• Unterscheide den Zweischneckenkneter und den Ko-Kneter bezüglich Druckaufbau zur Formgebung, Förderprinzip, Selbstabreinigung, Wo wirk Knetarbeit umgesetzt, Bewegungsprinzip: Druckaufbau zur Formgebung: ZSK: mit gleicher Schneckenwelle KoKnet: durch seperatues Aggregat  Zahnradpumpe, Einwellige Schnecke Förderprinzip: bei beiden: überwiegend Schleppströmung Selbstabreinigung: ZSK: asugezeichnet KoKnet: gut wo wird Knetarbeit umgesetzt? ZSK:überwiegend radial zwischen Schnecke und Gehäuse KoKnet: überwiegend axial, zwischen Schnecke und Knetzähnen im Gehäuse Bewegungsprinzip ZSK: gleichsinnig drehend voll auskämmend KoKnet: drehend mit axialem Hub auskämmend
• Gehe auf das Arbeitsprinzip des KoKneters ein: Die Schneckenwelle führt pro Umdrehung eine synchrone Hin und Herbewegung in axialer Richtung aus der volle Hub beträgt ca. 15% vom Schneckendurchmesser aufgrund der axialen Hubbewegung kann die Schnecke keinen pulsationsfreien Druck aufbauen zum kontinuierlichen Druckaufbau benötigt der KoKneter am Kneterende ein separates Austragungsorgan, vorzugsweise eine Zahnradpumpe
• Benenne die 8 VerfahrensZonen in einer Doppelscheckenextruder-Anlage: Einzug, Fördern Plastifizieren Fördern und Einzug von Füllstoffen Mischen Entlüftung Homogenisierung Entgasung Austrag, Druckaufbau
• Was bewirkt die Reduzierung der Scheibenbreite bei Knetelementen im Zweischneckenkneter? bessere Mischwirkung geringere Scherung erhöhter Produkttransport
• Nenne technische Merkmale beim gleichlaufenden Zweischneckenextruder: Intensicer Stoff und Wärmeaustausch durch permanente Übergabe der Schmelze von Schnecke zu Schnecke Nahezu vollständige Selbstreinigung und enges Verweilzeitspektrum durch dichtkämmende Schneckengeometrie Effektive Entgaseung der Schmelze durch axiale, offene Scheckengänge Drehzahlunabhängiges Durchsatzvermögen Optimale Anpassung an die Verfahrensaufgabe durch modularen Zylinder- und Schneckenbaukasten
• Thermopl. Formmassen werden in der Regel in Granulatform geliefert. Wie können Granulierungsverfahren unterschieden werden? Heißabschlag(granulieren der Polymerschmelze direkt an Lochplatte, Polymer erstarrt in granulierter Form) Granulierung an Luft  (nicht klebrige Produkte, PVC) Granulierung unter Wasser(klebrige Produkte, Polyolefine...) Kaltabschlag ( granulieren im erstarrten  Zustand) nahezu alle nicht zu spröden Produkte!
• Erkläre das Heißabschlaggranulieren und nenne verschiedene Lochplattenvarianten: Bei Heißabschlag wird die Schmelze in Lochplatten zu Strängen geformt,die unmittelbar beim Austritt aus der Lochplatte auf Kornlängegeschnitten und abgekühlt werden. Volllochplatte Rasterlochplatte Nesterlochplatte
• Nenne und erkläre zwei Mehtoden des Kaltabschlags bei der Granulierung: Stranggranulierung: Exttrudierte Stränge werden von Einzugswalzen angezogen. Rotierende Messerwalze granuliert! Band wird von Einzugs und Schneidwalzen angezogen und geschnitten. Anschließend wieder rotierende Messerwalze
• Warum müssen Kunststoffe vor der Verarbeitung meistens getrocknet werden? zu hoher Feuchtigkeitsgehalt der Schmeze kann zu Oberflächefehlern und schlechten Formteileigenschaften führen. die meisten Kusntstoffe nehmen durch NICHT feuchtigkeitsdichte Verpackung, Lagerung und Transport zu hohe Wassermengen auf...
• Welche verschiedenen Schneckengeometrien gibt es und welche ist die häufigst Bauart? Standard ist die "Dreizonenschnecke" - Einzug - Kompression - Meteringzone Langkompressionsschnecke für hochviskose Schmelze Barriere-Schnecke Schnecke mit Scher und Mischteil (Aufschmelzen von Feststoffresten)
• Am Bespiel der Rohrextrusion: Welchen Einfluss hat der Abzug auf das Extrudat? der Abzug verstreckt das Extrudat in Extrusionsrichtung und verkleinert somit die Querschnittsfläche des Rohres Es wirkt damit der Strangaufweitung entgegen
• Was ist bei Extrudieren von Rohren mit "Strangaufweitung" gemeint? Wovon ist diese abhängig? Die Anschwellung des Schmelzestranges beim Verlassen des Werkzeugs. Grund: viskoelastisches Verhalten von Kunststoff!Beeinflusst von: Fließkanalgestaltung Massedurchsatz Temperatur Abzugsgeschwindigkeit  
• Wovon ist der Massedurchsatz eines konventionellen Extruders abhängig? Gegendruck Drehzahl Zylinderwandtemperaturprofil Massetemperatur Material Schneckengeometrie
• Skizziere und Bennene die 7 wichtigsten Komponenten einer Spritzgussmaschine: Trockung,Materialhandling Platifizier/Spritzeinheit Werkzeug Schließeinheit Steuereinheit Temperiersystem Maschinenbett
• Für die Auswahl der Maschinengröße und -ausrüstung müssen bekannt sein: Material und Typ Fließweglänge Schussgewicht oder Volumen Mittlere Wanddicke Formteilklasse Zuhaltekraft
• Was versteht man unter Fließweglänge und welche bedeutung hat diese? DEF.: Entfernung zwischen Anschnitt und dem letzten gefüllten Bereich wichtig für die Ermittlung der Einspritzgeschwindigkeit oft mit PC  
• Welche Folgen haben nicht optimale Dosierwege beim Spritzgießen? Welche Fastregel gibt es? Skizziere die Zonen mit eingeschlossener Luft beim Spritzgießen: Optimaler Dosierweg zwischen 1D und 3D. <1D Gefahr der Matrialschädigung durch zu lange Verweilzeit >4D Luftschlieren und blasen....   BILD S.19 VE04
• Wie ist die Verweilzeit beim Spritzguss definiert? DEF.: Zeitspanne zwischen Eintritt in die Plastifiziereinheit bis zum Erreichen der Werkzeugkavität!  
• Welchen Einfluss hat die Verweilzeit auf Kunststoffe? Welchen Einfluss haben dabei Temperatur und Schneckengeometrie? sie Verändern sich beim "verweilen". -> Abbau: Farbänderung, Unregelmäßigkeiten, geringe Festigkeit TEMP: je höhe schmelztemp. desto kürzer muss die Verweilzeit der Schmelze sein!   SCHNECK: je größer der Schneckendurchmesser, desto größer die Verweilzeit!
• Wovon ist die Wahl der Düse beim Spritzguss abhängig? welche Probleme bringt dies mit sich? Düse: Verbindung zwischen Zylinde rund Anguissbuchse des Werkzeugs   offene Düse bei hochviskosen Materialien -> geringe Schmelzebelastung, kaum Verschleiß!!   Verlussdüsen bei dünnflüssiger Schmelze. Schiebeverschlussdüsen oder Nadelverschlussdüsen. Versclussdüsen PROBLEME: Materialzersetzung, Stippen, Funktionsstörung etc...
• Wovon wird die Massetemp beim Spritzguss hauptsächlich beeinflusst? welchen Einfluss hat die Masse und Werkzeugwandtemp auf den Prozess/das Bauteil? Massetemp abh. von Schneckendrehzahl, Staudruck; Im Wesentlichen aber von der ZYLINDERTEMPERATUR!!   Folgen von steigender Massetemperatur: Schwindung steigt Viskosität sinkt Kritallinität steigt Einspritzdruck sinkt Folgen steigender Werkzeugwandtemperatur: Eigenspannungen sinken Orientierungen sinken Sichtbarkeit von Fließnähten sinkt Abkühlzeit steigt
• In der Einspritzphase ist die Einspritzgeschwindigkeit von großer Bedeutung. Welche Folgen kann zu hohe, oder geringe GEschw. haben? zu hohe Einspritzgeschwindigkeit: Gratbildung Oberflächenfehler im Angussbereich hoher Schließkraftbedarf zu niedrige Einspritzgeschwindigkeit: Schallplatteneffekt mangelde Formfüllung Verzug Sichtbare Fließnähte
• Was für einen Zweck hat die Nachdruckphase beim Spritzgießen und wie wird die Maschine umgeschalten? Ziel : Ausgleichen des infolge der Volumenkontraktion beim Abkühlen auftretenden Volumenschwindung im Formteil durch Nachführung von Schmelze!   Umschaltung : Zeitabhängig schneckenwegabhängig (SEHR GEBRÄUCHLICH!) hydraulikdruckabhängig werkzeuinnendruckabhängig ( SEHR GENAU)
• Skizziere den Druckverlauf im Spritzgusswerkzeug bei zu früher, später Umschaltung auf Nachdruck! Welche folgen hat eine zu frühe/späte Umschaltung? zu früh: keine ausreichende Formfüllung leichtere Formtiele Einfallstellen Höhere Schwindung Gewichtsschwankung zu spät: hohe Druckspitzen Gratbildung erhöhten Schließkraftbedarf erhöhte Spannungen im Formteil Orientierung in Angussnähe zu große Abmessungen im Formteil
• Wie wird Nachdruckhöhe und Zeit bestimmt? Nachdruckhöhe: ca. 40 bis 60 % des Spritzdrucks   Nachdruckzeit: aus der Gewichtszunahme: Sobald das Formteilgewicht in der Nachdruckphase nicht mehr an Gewicht zunimmt, kann die Nachdruckzeit beendet werden. so bald der Werkzeuginnendruck in der Nachdruckphase nicht mehr konstant ist, sondern wieder abnimmt ist die Phase beendet!
• Welchen Einfluss hat die Nachdruckhöhe und Zeit auf die Formteileigenschaften und Verfahrensparameter? hohe Nachdruckhöhe/Zeit geringe Schwindung wenig Einfallstellen geringe Lunkerbildung hohe Maßhaltigkeit hohes Gewicht Festigkeit der Bindenähte!
• Wie sollte die Schneckendrehzahl beim Spritzguss optimal eingestellt sein? Welche Folgen hat zu hohe Drehzahl? OPTIMAL: so langsam , dass der Plastifiziervorgang während der Abkühlzeit gerade beendet wird   zu hohe Werte: -> Thermische Schädigung der Schmelze                         -> Erhöhter Verschleiß von Zylinder und Schnecke
• Welche Aufgabe hat der Staudruck beim Spritzgießen? thermische Homogenisierung der Schmelze, besonders von noch nicht aufgeschmolzenem Granulat durch Scherung mech. homogenisierung , z.B. gleichmäßige Vertteilung von Farbkonzentraten und Füllstoffen Dosieren von konstanten Materialmengen
• Was versteht man unter dem "Restmassepolster"? Aufgaben? Grundregel!? Menge die am Ende der Nachdruckzeit vor der Schneckenspitze verbleibt. Soltle grundsätzlich klein gehalten werden, aber nie ganz weggelassen werden, weil immer Schwankungen auftreten können. Außerdem garantiert das Polster während der Nachdruckphase eine sauberere Druckübertragung!
• Wovon ist die Kühlzeit abhängig? Welche Folgen hat eine zu Kurze Kühlzeit? Warum können Formteile oft nicht gleich nachdem der Druck im Werkzeug auf Umgebungsdruck gefallen ist entformt werden? Kühlzeit abhängig von : Massetemp Werkzeugtemp Wanddicke Materialtyp zu kurze Kühlzeit: erhöhte Nachschwindung Verzug der Formteile Verformung beim Entformen Antwort: oft benötigt das Teil noch Restkühlzeit wegen mangelnder Formstabilität!
• Was versteht man unter dem Dieseleffekt? welche Uraschen hat dieser? -> Entlüftungsproblem   Ursachen: zu hohe Einspritzgeschw. keine Entlüftung im Bereich des Brenners Entlüftung an falscher Postion zu hohe Schließkraft
• Wo findet man häufig Gratbildung beim Spritzgießen vor und was sind die Urasachen? im Bereich von Trennebenen, Dichflächen, Entlüftungskanälen, Auswerfern   Ursache: zu hohe Einspritzgeschwindigkeit, zu geringe Schließkraft
• Was versteht man unter Verzug? Welchen Einfluss können Füllstoffe darauf haben? Gestaltänderung eines Bauteils.  Verzug resultiert aus über den Querschnitt inhomogener Schwindung!Faserorientierungen können dabei ebenfalls zu Schwindungsdifferenzen führen!
• Was sind Verbrennungsschlieren? Ursachen? Sie entstehen durch thermische Schädigung der KS-Schmelze.Sie äußern sich in : Abbau der Molekülkettenlänge(silbrige Verfärbung) Veränderung der Makromoleküle (bräunliche Verfärbung) Ursachen für die thermische Schädigung: Temp. oder Verweilzeit beim Vortrocknen zu hoch Massetemp zu hoch Scherung in Pastifiziereinheit zu hoch(zu hohe Schneckendrehzahl) Verweilzeit in Plastifiziereinheit zu hoch Scherung im Werkzeug zu hoch
• Wodurch entstehen Bindenähte? wodurch können sie vermieden werden?   Aufeinandertreffen von zwei oder mehreren Schmelzeströmen   hohe Werkzeugwandtemp kann helfen!
• Skizziere die Entstehung vom Schallplatteneffekt! S.46 VE 04
• Wie Entstehen Einfallstellen beim Spritzgießen? wenn währen der Abkühlung die thermische Kontraktion des Kunststoffes in den betroffenen Bereichen nicht mehr ausgeglichen werden kann!   also: erstarrung zu langsam, oder Nachdruckzeit zu gering....
• Definiere Schließkraft und Zuhaltekraft Schließkraft: Summe der Kräfte, mit der die Säulen anch vollzogenem Schließvorgang vor Beginn der Einspritzens auf Zug beansprucht werden. Zuhaltekraft.Summe der Kräfte, die die Säulen beim Einspritzen der Formmasse ins Werkzeug auf Zug beanspruchen.

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