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Nennen sie vier Möglichkeiten um die Eigenschaften von Kunststoffen einzustellen.
- Zugabe von Additiven und Zuschlagsstoffen (mech./Farbe)
- Polymer-Blends (Polymere kombinieren)
- Copolymere (Monomere kombinieren)
- Verarbeitungsprozess
Welche Eigenschaften können Zuschlagsstoffe verändern?
- physikalische
- chemische
- elektrische
Wann werden Zuschlagsstoffe in der Verarbeitung eingesetzt?
In keinem Prozess wird die Materialrohform verwendet, es werden immer Zuschlagsstoffe zugegeben.
Welche Arten von Zuschlagsstoffen gibt es?
- Farbmittel
- Funktionsadditive
- Füll- und Verstärkungsstoffe
- Modifizierungen (Polymerblends)
Wo liegt der typische Füllstoffgehalt?
Der typische Füllstoffgehalt liegt bei 10-50 Vol.-%.
Was ist die Grammatur?
Die Grammatur ist die Masse pro Fläche, auch Flächengewicht genannt.
Wie wirkt sich Calciumcarbonat als Füll-/Verstärungsstoff auf PE aus?
- Kosten reduzieren
- E-Modul erhöhen
- Dichte erhöhen
- Aneinanderhaften verringert (Anti-Block-Effekt)
- Schmelzwärme geringer
- bessere Wärmeleitfähigkeit
Welche Eigenschaften zeichnen die faserverstärkten Kunststoffe (FVK) aus?
- geringes spezifisches Gewicht
- einstellbare Steifigkeit
- gute Chemiebeständigkeit
- gute Dämpfungseigenschaften
- hohe Schwing- und Dauerfestigkeit
Welche drei Werkstoffe werden im Allgemeinen für Fasern als Füllstoffe eingesetzt?
Welche Biomaterialien gibt es?
Im Algemeinen:
- Glas
- Kohlenstoff
- Aramid
Biomaterialien:
- Flachs
- Zellulose
Was sind typische Additive und in welchem Anteil werden sie zugegeben?
Anteil: 1-5%
- Stabilisatoren
- Antistatika
- Gleitmittel
- Antiblockmittel
- Haftvermittler
- Farbmittel
Was ist ein Masterbatch und welche drei Kategorien gibt es?
Ein Masterbatch ist ein Zuschlagsstoff in granularer Form, der das Additiv in hoher Konzentration (bis zu 80 Vol.-%) enthält.
Dir drei Kategorien sind:
- Farbmasterbatches (einfärben)
- funktionale Masterbatches (bestimmte Eigenschaften herstellen)
- Kombinations-Masterbatches (Farb+funktionaler Masterbatch)
Welche drei Eigenschaften können Stabilisatoren verbessern?
- Wärmebeständigkeit
- UV-Beständigkeit
- Feuchtigkeitsbeständigkeit
Welchen Effekt haben Antistatika?
- elektrischen Oberflächenwiderstand verringern
- elektrostatische Ladungen ableiten
- Anziehung von Schmutzpartikeln verhindern
Wie wirken Gleitmittel im Kunststoff?
Gleitmittel migrieren an die Oberfläche und verringern den Reibungskoeffizienten.
Wichtig für folien und zur Entformung.
Wie wirken Antiblockmittel?
Antiblockmittel sind inerte Festkörper, die an derOberfläche für Abstand sorgen. (z.B. zwischen Folien)
Beispiele für Antiblockmittel sind Silikate und Talkum.
Was bewirken Haftvermittler?
Haftvermittler sind für Mehrschichtfolien sehr wichtig.
Sie sorgen dafür das zwischen den teils unverträglichen Schichten keine Delamination (Ablösung) stattfindet indem sie eine verträgliche Pufferschicht bilden.
Welche verschiedenen Copolymerarten gibt es?
- statistisch aufgebautes Copolymer
- alternatierend aufgebautes Copolymer
- Blockcopolymer
- Pfropf-Copolymer
Nenne zwei typische Copolymere und ihre Eigenschaften.
Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS):
- Kombination aus sprödem Thermoplast und Elastomer
- Bei Erstarrung Phasenseparation mit Elastomerinseln
- Material wird zäher und weniger spröde
Syrol-Acrynitril (SAN):
- höhere Festigkeit
- thermische Beständigkeit
- sehr spröde
Was sind Polymerblends und wie stellt man sie her?
Polymerblends bestehen aus zwei (oder mehr) Polymeren.
Wichtig ist die Verträglichkeit (Phasenkopplung) der Materialien zu beachten.
Die Verträglichkeit kann durch Compatibilizer und reaktives Blenden verbessert werden.
Welche Eigenschaften werden bei Blends am häufigsten optimiert? Nenne ein Beispiel.
Optimiert werden häufig:
- Schlagzähigkeit
- Kerbschlagzähigkeit
Ein Beispiel sind PC/ABS-Blends.
Diese haben...
- erhöhte Schlagzähigkeit im Tieftemperaturbereich
- gute Wärmeformbeständigkeit
- gute elektrische Eigenschaften
Was sind Integralschäume und woraus bestehen sie häufig?
Integralschäume haben/sind...
- Teile mit geschäumten Kern & kompakter Oberfläche
- geringe Dichte
- gute mechanische Eigenschaften
Meist bestehen sie aus...
- Thermoplasten (PE, PS)
- Polyurethanen (PUR)
Welchen Einfluss hat Schäumen auf die Eigenschaften eines Kunststoffs?
- gesenkter Verbrauch
- geringere Dichte
- niedrige Wärmeleitfähigkeit
- gute thermische isolation
- bessere Däpfung
- höhere Steifigkeit
Wie läuft das Schäumen ab und welche Zellgrößen kann man erreichen?
Zellgröße: wenige Mikrometer bis mehrere Millimeter
Ablauf:
- hoher Druck, hohe Temperatur--> Treibmittel in die Schmelze lösen (Sorption, Diffusion)
- starker Druckabfall--> Verdampfung Treibmittel, Nukleirung Schaumzellen, Zellstruktur
- Abkühlung--> Stabilisierung
Wie hoch ist die minimale Dichte, die man bei Integralschäumen erreichen kann?
Die minimale Dichte für die Schäume beträgt ca. 300kg/m³.
Welche Arten von Treibmitteln gibt es und was unterscheidet sie?
Chemische Treibmittel: Werden als Masterbatches zugegeben.
- Endotherme: Gasmoleküle werden in einer endothermen Reaktion frei. Bsp.: Natriumbicarbonat, Zitronensäure
- Exotherme: Spalten Gasmoleküle ab und geben Wärme frei (selbsterhaltend).
Physikalische Treibmittel: Fluide, die über einen Injektor eingebracht werden.
Welche drei wesentlichen Randbedingungen gibt der Verarbeitungsprozess vor?
- Temperatur
- Strömungsfeld (lokale Geschwindigkeiten)
- Druck
Wie hängen freie Enthalpie und Keimbildungsrate während der Kristallisation zusammen?
Je höher die freie Enthalpie, desto höher die Keimbildungsrate (feineres Gefüge).
Die freie Enthalpie ergibt sich dabei additiv aus einem strömungsabhängigen & einem strömungsunabhängigen Term.
Was ist das Besondere an Shish-Kebab Kristallisationsstrukturen?
Sie entstehen aus stark verstreckten und orientierten Polymerketten.
Die Struktur kann ineinander verzahnen und deutlich die Steifigkeit erhöhen, bspw. von 1 auf 8 GPa.
Wie verändert ein Strömungsfeld eine Polymerschmelze?
Ohne Strömungsfeld ist eine Polymerlösung isotrop.
Mit Strömungsfeld wird die Schmelze orientiert, es kommt zur Molekülorientierung.
Charakteristisch ist, dass die Scmelze mit der Zeit wieder relaxieren kann (nicht-linear viskoelastisches Verhalten).
Welche anisotrope Eigenschaft wird durch ein Strömungsfeld einer Schmelze vor allem hervorgerufen?
Die Doppelbrechung/Strömungsdoppelbrechung, welche Reißspannung und Reißdehnung beeinflusst.