Nenne vier unterschiedliche Kunststoffarten und erläutere wie sie sich voneinander unterscheiden.
- Amorphe Thermoplaste
- Teilkristalline Thermoplaste
- Elastomere
- Duroplaste
Sie unterscheiden sich in ihrem molekularem Aufbau (Kettenstruktur) & Materialverhalten (Festigkeits & Formänderungsverhalten)
Erkläre den Unterschied zwischen Zwei-Komponenten-Polyurethan (PUR) & Polyvinylchlorid (PVC) in Hinsicht des Syntheseverfahrens.
PUR (Elastomer):
Polyaddition- 2 verschieden Molekülarten, die an ihren Enden funktionelle Gruppen aufweisen, werden zu makromolekülen zusammengebaut.
PVC (Amorpher Thermoplast):
Polymerisation- viele kleine Monomermoleküle gleicher Art werden druch Aufspalten der Doppelbindungen zu einer Molekülkette zusammengebaut-> Startenergie (z.B. Wärme) zur Aufspaltung der Doppelbindungen & Initiator nötig-> freie Bindungsarme entestehn, an die sich weitere Moleküle anbinden lassen.
Erkläre den Unterschied zwischen Zwei-Komponenten-Polyurethan (PUR) & Polyvinylchlorid (PVC) in Hinsicht der Kettenstruktur.
PUR (Elastomer):
Schwach vernetzt Kettenmoleküle
PVC (Amorpher Thermoplast):
Verzweigte, ineinander verschlungene Kettenmoleküle
Erkläre den Unterschied zwischen Zwei-Komponenten-Polyurethan (PUR) & Polyvinylchlorid (PVC) in Hinsicht den Arten der Bindungen
PUR (Elastomer):
Ketten sind durch Atombindungen fest miteinander verbunden
PVC (Amorpher Thermoplast):
Ketten werden durch zwischenmolekulare Kräfte zusammengehalten
Nenne die Herstellungsprozesse von Polyurethan, ungesättigtes Polysterhartz und Polyethylen.
Polyurethan: Polyaddition
ungesättigtes Polyesterharz: Polykondensation
Polyethylen: Polymerisation
Sind alle diese Kunststoffe; Schwach vernetztes Polyurethan, ungesättigtes Polysterharz, und Polyethylen; Duroplasten?
Polyurethan: Nein
Polyesterharz: Ja
Polyethylen: Nein
Welche dieser Kunststoffe (Polyurethan, Polyesterharz, Polyethylen) wird zuerst auf der Baustelle gemischt, nachdem die Ausgangsstoffe von 2 voneinander getrennten Gebinden zur Baustelle geliefert worden ist?
Polyurethan und Poyesterharz
Kann Polyuretha, Polyesterharz und Polyethylen durch Schweißen verbunden werden?
Nur Polyethylen kann durch Schweißen verbunden werden.
Können Polyuretha, Polyesterharz und Polyethylen unverstärkt und ungefüllt als tragendes Element im Gebäude verwendet werden?
Nein
Was sind die Voraussetzungen für das Schweißen?
- Der zu verschweißender Kunststoff muss bei ausreichender Erwärmung schmelzen & zu viskosplastischer Kunststoffmasse werden. Dies ist nur bei nicht vernetzten, thermoplastischen Kunststoffen der Fall.
- Verbindungen von PVC mittels schweißen möglich da es thermisch aufschmelzbar ist (Thermoplast)
Welche Verfahren nutzt man um Kunststoffe zu verbinden?
Abhängig von der Molekülstruktur. Thermoplaste, Elastomere und Duroplaste können geklebt werden; nur Thermoplaste können auch geschweißt werden
Erkläre das Schmelzschweißen
Bei örtlich begrenztem Schmelzfluss ohne Anwendung von Druck, mit oder ohne Schweißzusatz
Erkläre das Pressschweißen
Ein Schweißverfahren bei denen die zu verbindenden Teile unter Druck verschweißt werden.
Welche Begriffe sind wichtig für das Kleben verbundenen Fügeteile
- Geometrische Oberfläche: wird durch Fügeteilabmessung bestimmt
- Wahre Oberfläche: Berücksichtigt die Oberflächenrauheit
- Wirksame Oberfläche: Grenzfläche zwischen Klebstoff & Fügeteil, die benetzt ist & für Kraftübertragung wirksam ist
Nenne verschiedene Zusatz- & Hilfsstoffe und deren Funktion.
- Weichmacher: Veränderung der mechanische Eienschaften, z.B. durch Einlagerung von polaren Molekülabstandshaltern.
- UV-Stabilisatoren: Verbesserung des Widerstandes gegen Alterung z.B. durch Absorption von UV-Licht
- Farbmittel/Pigmente: Färbung durch Einlagerung farblicher Pigmente
- Treibmittel: Aufschäumen bei der Herstellung durch Freisetzung von z.B. CO2
- Flammhemmende Zusätze: Verringerung zur Brandneigung/der Brennbarkeit z.B. durch Aufschäumen bei Hitzeeinwirkung
Nenne die Eigenschaften von Polyurethan (PUR)
PUR:
1. Elastomer
2. Molekülstruktur vergleichsweise lange, weiche Ketten miteinander vernetzt
3. Herstellung durch Polyaddition
4. Hoch dehnfähig & vergleichsweise hoch zugfest
5. Maximale Dehnung über 500%
6. Maximale Zugfestigkeit über 50N/mm^2
(Ander Elastomer, z.B. Chloropren- o. Styrol-Butadien_Kautschuk, gleiche Eigenschaften
Nenne die Eigenschaften von Polyvinylchlorid (PVC)
PVC:
- Amorphes Thermoplast
- Unvernetzte, langkettige Molekülstruktur. Ketten ordnen sich NICHT zu dichten geordneten, kristallinen Bereichen an
- Keine Kristallinität, nur amorphe Bereiche
- Entstehung durch Polymerisation
- Größter Einfluss auf mechanischen Eigenschaften von Thermoplasten ist die Temperatur
Vergleiche die Brandschutzeigenschaften von Kunststoffen zu Beton, Stahl, oder Glas.
- Kunststoffe können aktiv zum Brand beitragen
- Mechanische Eigenschaften verändern sich sehr viel stärker mit der Temperatur, schon bei geringen Erhöhungen
- Können beim Entzünden schmelzen & dann brennend abtropfen (Kunststofffassade!)
- Toxische Gase können entstehen
Welche Umwelteinflüsse können die Alterung begünstigen?
- Hohe Temperaturen
- UV-Strahlung
- Saure-/basische Medien
- Feuchtigkeit
- Oxidierende Gase
Was für Folgen hat die Alterung auf die Materialeigenschaften?
- Versprödung
- Rissbildung
- Farbliche Veränderung
- Vergilbung
- Veränderung der Gasdurchlässigkeit
- Veränderung der Wasseraufnahme
- Kreiden
Es steht eine Fußgängerbrücke aus PVC (Thermoplast). Nenne Vor-/Nachteile bezüglich des Brandschutzes.
- (-) Kunststoffe erweichen bei erhöhten Temperaturen & verlieren ihre Tragfähigkeit.
- (-) Sie sind teilweise brennbar & erzeugen beim Abbrennen giftige Gase
Es steht eine Fußgängerbrücke aus PVC (Thermoplast). Nenne Vor-/Nachteile bezüglich der Dauerhaftigkeit.
- ((+/)-) einige Kunststoffe altern chemisch & physikalisch unter UV-Strahlung=Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften
- (+) andere Kunststoffe (flourierte Kunststoffe: PFTE/ETFE) besonders hohe Dauerhaftigkeit
Es steht eine Fußgängerbrücke aus PVC (Thermoplast). Nenne Vor-/Nachteile bezüglich des mechanischen Tragverhaltens
- (-) Im Vergleich zu anderen Baustoffen geringe Steifigkeit & Zugfestigkeit
- (-) mechanische Eigenschaften hängen stark von Temperatur ab (bes.PVC)
- (-) Brücke im Außenbereich wäre Sonnenstrahlen ausgesetzt=Erwärmung+Erweichung
- (-) Kunststoffe kriechen unter dauerhafer Belastung stark im Vgl. zu ander Baustoffen=verstärkt bei erhöhter Temperatur
Es steht eine Fußgängerbrücke aus PVC (Thermoplast). Welche Empfehlungen haben sie?
- Einsatz von Kompositwerkstoffen : schränken gestalterische Planung nur minimal ein
- Füllstoffe: zur Erhöhung der Druckfestigkeit können Kunststoffe mit festen Partikeln (z.B. Sand) gefüllt werden-> erhöhen Abriebwiderstand + verringern möglich Brandlast
- Verstärkungsmaterialien im Bereich hoher Zugbelastung
- Besser Eigenschaften durch Wahl des richtigen Kunststoffes
4a. Glasübergangstemperatur Tg oberhalb der max. zu erwartenden Temperatur (Über Tg-größere Kriechverformungen) - Durch zugeben von Additiven Eigenschaften das Kunststoff optimieren
