[ 12.Jun 2011 | |No Comment ]
Fragenkatalog

Aufbau, Struktur und Zustandsbereiche von Kunststoffen#1

Welche Bindungsarten (Bindungskräfte) gibt es beim Kunststoff und welche Eigenschaften rufen sie bei den verschiedenen Kunststoffsorten hervor?

Hauptvalenzkräfte (Chem. Bindungen):

Sie dienen zum Aufbau des Makromoleküls und bewirken festen Zusammenhalt der Atome. Hauptvalenzkräfte dominieren die Eigenschaften von Duroplasten (engmaschiges Raumnetz, Härte, Sprödigkeit) und Elastomeren (weitmaschiges Raumnetz, Elastizität bei geeigneten Temperaturen).

Nebenvalenzkräfte (innermolekulare Bindungen):

Sind schwächer als Hauptvalenzkräfte weil sie elektrostatisch sind. Sie wirken zwischen den Molekülketten und halten Sie zusammen. Sie dominieren die Eigenschaften von Thermoplasten ( bei Temperaturerhöhung werden die Nebenvalenzkräfte aufgehoben und die Ketten sind verschiebbar).

Bei linearen Ketten in Thermoplasten (z.B. PE-HD (high density)) sind die Nebenvalenzkräfte durch den engeren Abstand der Ketten größer. Bei verzweigten Ketten (z.B. PE-LD(low density)) sind die Nebenvalenzkräfte durch den größeren Abstand der Ketten kleiner. Beispiele für Nebenvalenzkräfte: Van der Waal – Kräfte, Wasserstoffbrückenbindung, Dipolkräfte.

 

Was ist ein amorpher Kunststoff und wie entsteht er? Nenne Beispiele.

Ein amorpher Kunststoff hat verknäulte Fadenmoleküle. In der Schmelze ist diese verschlungene Form die statistisch wahrscheinlichste Form. Dies entspricht einer Form, frei von inneren Spannungen. Amorpher Kunststoff ist meist glasklar. z.B. Thermoplaste: PS, PVC, PMMA, PC, ABS.


Welche Eigenschaften hat der teilkristalline Molekülverband? Nenne Beispiele.

Kettenmoleküle verlaufen teilweise parallel, dazwischen sind amorphe Bereiche. Die zwischenmolekularen Kräfte sind in den Kettenmolekülen größer, da der Abstand der Ketten kleiner ist. Thermoplaste haben durch Lichtbrechung aufgrund der dichteren Struktur meist eine weißliche Farbe. Beispiele Thermoplaste: PE, PP, PA, POM, PTFE</p>

Welche Eigenschaften werden von der Kristallinität beeinflusst?

Mechanische Eigenschaften (Zugfestigkeit), Dichte, E-Modul, Härte, Abriebfestigkeit.


Was versteht man unter Rückerinnerungsvermögen?

Den Molekülen eines Thermoplasten werden Verstreckungen aufgezwungenen. Bei Erwärmung in den thermoelastischen Bereich erfolgt Formänderung in den ursprünglichen Zustand. Z.B.: Schrumpfschlauch. Das Rückerinnerungsvermögen steht im Zusammenhang mit der Orientierung.


Wann tritt bei welchem Kunststoff , Thermorückfederung auf?

Thermorückfederung tritt bei Thermoplasten auf, wenn diese in der Nähe des Dehnungsmaximums warm umgeformt werden und dann wieder erwärmt werden.


Nenne eine Maßeinheit für die Polymerkettenlänge.

Eine Maßeinheit wäre der mittlere Polymerisationsgrad bzw. die mittlere Molekülmasse (Sie sind proportional Zueinander) . Je nach Lage um den Mittelwert ändert sich die Schmelzviskosität, Löslichkeit, Erweichungsund Fließtemperatur. (niedrige Viskosität für Spritzguss da lange und enge Fließwege, hohe Viskosität für Extrusion und Hohlkörperblasen, da die Schmelze muss kurzfristig im Raum stehen muss ohne zu zerfließen.)


Wie verhalten sich Polymere gegenüber Lösungsmittel?

Dieses Verhalten ist stark abhängig von der Natur des Lösungsmittels und dem Aufbau des Makromoleküls. Ähneln sich die Natura kommt es bei geringer Aufnahme zum Quellen und bei höherer Aufnahme zum Freischwimmen einzelner Knäuel (Lösen).

 

Wie verhalten sich Polymere gegenüber Wasser?

Die Aufnahmemenge hängt stark vom chem. Aufbau des Kunststoffes ab. Polare Kunststoffe (PA, PUR) nehmen viel Feuchtigkeit auf, unpolare (PE, PP, PS, PTFE) weniger. Durch Wasseraufnahme wird die Härte vermindert, die Zähigkeit erhöht, elekt. Isolation verschlechtert und es tritt Quellung und somit Maßänderung ein.


Was bedeutet die Mikro- und Makro- Brownsche Molekülbewegung?

Micro-BM:

Wärmebewegung der Moleküle im thermoelastischen Bereich

Macro-BM:

Wärmebewegung ganzer Ketten die Abgleitung ermöglicht (themoplastischer Bereich)


Welche einzelnen Temperatur(grenz)bereiche gibt es bei den Kunststoffen?

Glastemperaturbereich Tg,  Fließtemperaturbereich Tf, Kristallitschmelztemperaturbereich Tm, Zersetzungstemperaturbereich Tz


Zeichne die Zustandsdiagramme von amorphen Thermoplasten, teilkristallinen Thermoplasten.

Amorphe Thermoplaste

Teilkristalline Thermoplaste


Welche elastische Eigenschaften haben Kunststoffschmelzen?

Durch teils elastische und plastische Anteile werden die Moleküle orientiert (anisotropische mech. Eigenschaften) . Die Orientierung sinkt mit höherer Temperatur. Mögliche Folgen: Maßänderungen oder ungewollte Orientierung (Abhilfe durch geeignetere Kunststoffe, Erhöhung der Temperatur oder durch geringere Ausstossgeschw. bei der Düse


Was versteht man unter Polyblends? Nenne ein Beispiel.

Polyblends sind Mischungen verschiedener Kunststoffsorten um ganz gezielte Werkstoffeigenschaften erreichen. Beispiel: Mischung PC/ABS.


Was sind thermoplastische Elastomere?

Im Gegensatz zu gewöhnlichen Elastomeren mit weitmaschigem Raumnetzmolekül besitzen elast. Elastomere Vernetzungspunkte die bei Wärmeeinwirkung aufgehoben werden. Dadurch kann man Sie genauso wie Thermoplaste verarbeiten, Sie erreichen aber nicht die hohe Gummielastizität wie gewöhnl. Elastomere. Zeichne die Zustandsdiagramme von Duroplasten und Elastomeren.


Welchen Viskositätsverlauf haben duroplastische Formmassen beim Erwärmen?

Es überschneiden sich einzelne Komponenten zu einem Parabelförmigen Viskositätsverlauf:

Einerseits nimmt die Viskosität wegen zusätzl. Vernetzung zu, andererseits nimmt sie wegen der steigenden Temperatur ab.



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Der Autor


Herausgeber von Kunststoffreport.de Gelernter Verfahrensmechaniker für Kunststoff- & Kautschuktechnik. Nach seiner Lehre als Verfahrensmechaniker für Kunststoff und Kautschuktechnik startete er neben seiner Arbeit an der Abendschule sein Technisches Abitur, dass er im Februar 2010 erfolgreich beendete. Seit Sommer 2010 studiert er Kunststofftechnik.

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