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Welche drei Bereiche umfasst die Kunststofftechnik?

  • Werkstoff
  • Verarbeitung
  • Konstruktion

Welche drei Dinge muss man für ein breites Eigenschaftsspektrum des Kunststoffes geeignet kombinieren?

  • Basiskunststoff
  • Additive
  • Herstellungsverfahren

Welche zwei Herstellungsverfahren sind die "mengenmäßig" wichtigsten?

  • Spritzgießverfahren (diskontinuierlich, Komplexe Geometrien)
  • Extrusionsverfahren (kontinuierlich, Endlosteile) 

Was sind die grundlegenden Eigenschaften von Kunststoff?

  • Transparenz / Farbe
  • Durchlässig / Undurchlässig für Flüssigkeiten/Gase 
  • Geringe Dichte
  • Hohe chemische Beständigkeit

Nennen Sie typische Einsatzgebiete von Kunststoffen.

  • Elektrik und Elektronik (Isolatoren, RFID)
  • Kommunikationstechnik (Lichtleiter)
  • Datenspeicherung (CD, DVD)
  • Medizin (Verbandsmaterial, Spritzen, ...)
  • Erneuerbare Energien (Solarzellen)
  • Mobilität (Leichtbau, Carbonfaser)
  • Automobil (Reifen, Dämpfung)
  • Technische Textilien (Sicherheitsgurt)
  • Verpackung (PET)
  • Bauwesen (Isolierung)
  • Haushalt (Antihaftbeschichtung)

Welche Dichten haben Kunststoffe, Aluminium, Titan, Eisen und Keramiken?

Kunststoff: 0,8 - 2,2

Aluminium: 2,7

Keramiken: 3,7 - 4,0 

Titan: 4,5

Eisen: 7,9

In welchen Bereichen sind Kunststoffen enge Grenzen gesetzt?

  • bei hohen Temperaturen
  • bei bestimmten mechanischen Beanspruchungen
  • bei häufigen Temperaturwechseln (starke Temperaturabhängigkeit)

In welchen drei Bereiche gliedert sich die Kunststoffindustrie?

  • Rohstoffherstellung
  • Kunststoffverarbeitung
  • Maschinenbau

Was sind die Rollen/Aufgaben der drei Bereiche der Kunststoffindustrie?

Hersteller entwickelt Materialien

Verarbeiter erzeugen Fertigteile

Maschinenbau stellt spezielle Werkzeuge bereit

Ordne die Einsatzgebiete der Kunststoffe nach Verbrauchsmenge.

  1. Verpackung 35%
  2. Bau 23%
  3. Fahrzeuge 10%
  4. Elektro/Elektronik 6%
  5. Möbel 4%
  6. Haushaltswaren 3%
  7. Landwirtschaft 3%
  8. Medizin 2%
  9. Sonstiges 14%

Definiere "Kunststoff".

Ein Sammelbegriff für synthetisch hergestellte makromolekulare Werkstoffe.

Woraus besteht ein Makromolekül?

Aus miteinander chemisch verknüpften, einzelnen Molekülen (Monomeren).

1000 - 10000 Monomere bilden ein kettenförmiges Makromolekül.

Was sind Polymere?

Makromoleküle werden in der chemischen Industrie als Polymere bezeichnet.

Wann wird ein Polymer zu einem Kunststoff?

Erst nach Zugabe verschiedener Zusatzstoffe, die Eigenschaften und Verarbeitungsverhalten gezielt verändern.

Deshalb wird ein Kunststoff auch "Werkstoff nach Maß" genannt.

Wo findet man Makromoleküle in der Natur?

Besispielsweise in ...

  • Leder
  • Holz
  • Elfenbein
  • Bernstein
  • Teer
  • Baumwolle
  • Naturkautschuk
  • Seide

Welche drei Arten der Polymersynthese gibt es?

  • Polymerisation
  • Polyaddition
  • Polykondensation

Man unterscheidet sie je nach Ablauf der chemischen Reaktion.

Definiere "Primärprodukte".

Primärprodukte sind die Grundbausteine der Monomere.

Sie werden aus Erdöl oder Erdgas extrahiert und anschließend zu Monomeren umgesetzt.

Nennen Sie die bekannstesten Primärprodukte und eine wichtige Eigenschaft.

Die bekanntesten Primärprodukte:

  • Ethen
  • Propen
  • Benzol
  • Toluol

Als Primärprodukte werden vor allem kurzkettige Kohlenwasserstoffe, die über ungesättigte chemische Bindungen verfügen, verwendet.

Nennen Sie zwei Primärprodukte die direkt zu Polymeren umgesetzt werden. 

Ethen --> Polyethylen

Propen --> Polypropylen

Nennen Sie die sechs wichtigsten Rohstoffe für die Primärprodukte.

  • Erdöl
  • Erdgas
  • Steinkohle
  • Kalkstein
  • Steinsalz
  • Flussspat

Beschreiben Sie die Aufbereitung von Rohöl.

  1. Zerlegung in Destillationskolonne
  2. Abzug der Fraktionen (Gasöle, Petroleum, Benzin, Naphta)
  3. Crackprozess
  4. Isolierung, Reinigung
  5. Umwandlung zu Monomeren

Welche ist die wichtigste Fraktion bei der Rohölaufbereitung?

Die Naphtafraktion (Rohbenzin).

Die Naphtafraktionen enthalten die wesentlichen Ausgangsstoffe für die Primärprodukte.

Was geschieht beim Crackprozess während der Rohölaufbereitung?

Die längeren Kohlenstoffverbindungen der Naphtafraktionen werden in kürzere zerlegt.

Beschreibe die Aufbereitung von Erdgas.

  1. Fraktionierung durch Kondensation (Abkühlung)
  2. Crackprozess
  3. Isolation, Reinigung
  4. Umsatz zu Monomeren

Beschreibe die Aufbereitung von Steinkohle.

  1. Verkokung (ohne Sauerstoff erhitzt)
  2. Drei Fraktionen: Koks, Kokereigas, Steinkohlenteer
  3. Verarbeitung wie Gas/Öl

Beschreibe die Aufbereitung von Kalkstein, Steinsalz und Flussspat.

Kalkstein: Brennen -> Kalk -> chemische Reaktion -> Ethin

Flussspat: -> Fluorwasserstoff (Flourpolymere)

Steinsalz: -> Chlor (polyvinylchlorid [PVC])

Nenne die sieben wichtigsten Rohstoffe für biobasierte Kunststoffe.

  • Zucker
  • Stärke
  • Zellulose
  • Fette
  • Öle
  • Proteine
  • Lignine

Was ist Polyactid?

Polyactid (PLA) ist ein Beispiel für einen biologischen Kunststoff.

PLA...

  • wird aus fermentierter Maisstärke hergestellt
  • ist ein spröder Werkstoff
  • hat eine konventionelle Zugfestigkeit

Sind Kunststoffe biologisch abbaubar und gibt es Beispiele?

Kunststoffe sind nicht biologisch abbaubar.

Man versucht sogar meist sie gegen jeden Abbau zu schützen. Dennoch ist es möglich labile, abbaubare Elemente in eine Polymerkette einzubauen. 

Was ist die "end of life"-Strategie?

Ein anderer Begriff für Recycling.