Klausurfragen Kunststoffverarbeitung - FSI WIng

Kunststoffverarbeitung:
Blauer Text ist ergänzt von Felix oranger Text für Antwort nicht zwingend notwendig oder noch
unklar
1. Erläutern und skizzieren Sie den Einfluss der Schergeschwindigkeit und des
Molekulargewichts auf die Viskosität (Diagramm). Tragen Sie die für die
verschiedenen Verarbeitungsverfahren relevanten
Schergeschwindigkeitsbereicheein und definieren Sie die Begriffe
„Strukturviskosität“ und „Nullviskosität“.
(Bild 1.3 Seite 1.5)
Viskosität ist bei kleinen Schergeschwindigkeiten von Molekulargewicht abhängig
>>Nullviskosität 0 = K(Mw) (K und sind konstanten)
Mit zunehmender Schergeschwindigkeit nimmt n stark ab >>Strukturviskosität
Bei niedriger Schergeschwindigkeit hat das Molekulargewicht (Mw) am meisten
Einfluss >> 0 , steigt ab Mc (kritische Molmasse) da ab hier Verhakungen und
Verschlaufungen auftreten.
2. Was versteht man unter Compoundieren? Nennen Sie zwei diskontinuierliche und ein
kontinuierliches Verfahren (Maschinen) zum Mischen verschiedener Kunststoff-
Komponenten! Was versteht man unter einem „Dry Blend“?
Compoundieren (S.2.5): Erzeugung eines best. Eigenschaftsprofils sowie die
Herstellung einer verarbeitungsfähigen Formmasse durch Zugabe von
Zuschlagsstoffen zum Kunststoff (z.B. Füllstoffe, Additive)
Dry Blends (S.2.6): trockene, rieselfähige Mischung als Ergebnis
Kontinuierlich (2 Beispiele aus S.2.12):
Einschneckenextruder mit Vertiefungen im Zylinder
Planetenwalzenextruder
Diskontinuierlich (2.11ff):
Taumelmischer (pulverförmig, körnige, trockene Komponenten )
Schaufelmischer (pulverförmig, körnige komponenten, auch flüssige
Zuschläge)
3. Zeichnen Sie ausgehend von einem konventionellen Spritzgießzyklus den
schematischen, zeitlichen Verlauf des Werkzeuginnendruckes bei Verarbeitung eines
teilkristallinen Thermoplasten sowie den zugehörigen Druck im Schneckenvorraum.
Kennzeichnen Sie in den zeitlichen Verläufen folgende Prozessgrößen:
Umschaltpunkt, Einspritzzeit, Nachdruckzeit, Siegelpunkt, Siegelzeit und Staudruck.
(Abb. S. 3.5)
4. Skizzieren Sie den Verlauf der Enthalpie, des spezifischen Volumens und der
spezifischen Wärme in Abhängigkeit der Temperatur für einen teilkristallinen und
einen amorphen Thermoplast. Gehen Sie auf die Unterschiede zwischen einem
amorphen und einem teilkristallinen Thermoplasten ein.
(Abb.S:1.20)

Cp ist im Bereich niedriger Temperaturen etwa gleich
In der Nähe der Schmelzetemperatur ist bei teilkristallinen Thermoplasten Wärme und
die Temperatur zu erhöhen + Energie zum Aufschmelzen der kristallinen Strukturen
erfordert >> cp ist wesentlich höher und H springt ( Änderung von H ist Integral von cp
über die Temperaturdifferenz )
(S. 1.18) Durch das Aufschmelzen der teilkristallinen Bereiche bzw. das Bilden dieser
Bereiche erfolgt eine deutlich größere Änderung des spezifischen Volumens.
5. Nennen Sie zwei Arten der Granulierung! Wodurch unterscheiden sich diese
Verfahren und welche Auswirkungen hat dies auf die Form des entstehenden
Granulates? (S. 2.18ff.)
Kaltabschlaggranulieren: Das extrudierte Band oder der abgezogene Schmelzestrang
wird kontinuierlich in einem Wasserbad gekühlt und anschließend in Granulate
geschnitten >> zylindrisches Granulat
Heißabschlaggranulieren: Die Schmelze wird unmittelbar nach dem Austreten aus einer
Lochplatte als Extrusionswerkzeug geschnitten. Durch Kontraktion der stärker
orientierten Außenschichten der Schmelzestränge entsteht hier linsenförmiges Granulat.
>> Vorteile:
Günstige Granulatform (Einzugsverhalten, Rieselfähigkeit)
Keine Feinanteile (Staub, Splitter)
Hohe Mengenleistung
Granulat wird je nach Viskosität und Klebeneigung durch Kühlstrom abgesaugt, auf
gekühlter Vibrationsrinne transportiert und im Wasserbad gekühlt.
6. Nennen Sie neben der Kombination verschiedenfarbiger oder transparenter Bereiche
vier typische Anwendungsfelder der Mehrkomponententechnik. Nennen und
beschreiben Sie die drei Werkzeugkonzepte zur Herstellung von Bauteilen im
Verbundspritzgießverfahren.
Anwendungsfelder der Mehrkomponententechnik (S.4.1)
Integration von Dichtungen und guter Haptik durch flexible Komponenten
(Verbundspritzießen)
Integration von Leiterbahnen in 3-dim. Schaltungsträgern durch Kombination von
metallisierbaren und nicht metallisierbaren Kunststoffen (Verbundspritzgießen)
Kombination von elektromagnetischer Abschirmung mit guter Oberfläche (z.B.
Gehäuse) (Verbund-)
Selektiver, wirtschaftlicher Einsatz anspruchsvoller technischer Thermoplaste in
thermisch oder mechanisch besonders beanspruchten Bereichen der
Bauteilgeometrie (Verbund-)
Materialeinsparung durch Einsatz von Rezyklaten im Nichtsichtbereich oder in der
Formteilinnenschicht ohne Beeinträchtigung der Oberfläche (Sandwichspritzgießen)
Gelenke (Montagespritzguss)
Werkzeugkonzepte (S.4.4):
Simultane Herstellung von Vorspritzlingen und umspritzten Fertigteilen in einem
Werkzeug mit Drehteller oder drehb. Indexplatte mit mehreren Kavitäten. Die
Vorspritzlinge werden nach einem Zwischenöffnen der Werkzeugs duch Drehen
einer Werzeughälte oder mit einer sog. Indexplatte in die Kavitäten zum Umspritzen
transportiert
Sequentielle zweistufige Herstellung ohne Entformung der Vorspritzlinge in einem
Werkzeug mit variabler Kavität (Core-Back-Werkzeug) Dabei wird zunächst der
Vorspritzling hergestellt, dann mittels Schieber ein zusätzlicher Bereich der Kavität
geöffnet und zweite Komponente Eingespritzt.

Einlegeverfahren: Spritzen der Vorspritzlinge in einem separaten Werkzeug,
Einlegen und Umspritzen kalter Vorspritzlinge in einem zweiten Werkzeug.
Etagenwerkzeug mit drehbarer Mittelplatte: Vorspritzung und Umspritzung weerden
in zwei verschieden Trennebenen gefertigt. Umsetzen der Vorspritzlinge unter
Drehung der Mittelplatte um senkrechte Achse. (== drehbare Indexplatte vgl oben!!)
7. In welche drei Zonen kann ein konventioneller Einschneckenextruder eingeteilt
werden (inkl. Skizze!)? Wodurch wird der größte Teil der Wärme im Extruder erzeugt?
(bild S.5.2)
>> Großteil der Wärme wird durch Scher- und Reibungserwärmung erzeugt. (va. In
Kompressionszone)
8. Skizzieren Sie das Verfahrensschema des Spritzstreckblasens (ausgehend von
einem vorhandenen Vorformling). In welche wesentlichen Phasen gliedert sich das
Verfahren? Durch welchen Effekt erfolgt bei diesem Verfahren eine
Festigkeitssteigerung der entstehenden Hohlkörper?
(Bilder S. 7.10)
In den gummielastischen Bereich abgekühlte oder wiedererwärmte spritzgegossene
Vorformlinge werden versteckt und aufgeblasen.
Phasen:
Erwärmen
In Form schwenken
Längsverstrecken mit Stempel
Aufblasen (>> Verstrecken in Umfangsrichtung)
Abkühlung
Entformen
Festigkeitssteigerung durch biaxiale Orientierung (in 2 Richtungen verstreckt >
Molekülorientierung > Festigkeit)
9. Welche Möglichkeiten bestehen zum Schäumen von Kunststoffen. Skizzieren Sie die
Verfahren. (Version Felix) (S. 8.10ff.)
Thermoplast:
MuCell-Verfahren: Direktbegasung in Plastifiziereinheit > Mischen und
Diffusion in Polymerschmelze > einphasige Lösung mit geringerer Dichte etc.
Thermoplastschaumguss (TSG): Kunststoff + Treibmittel schnell einspritzen >
Aufschäumen in Werkzeug > kein Nachdruck
(Niederdruckspritzgießmaschine) + evtl. atmendes Werkzeug
(Volumenvergößerung der Kavität > Schaum mit niedrigerer Dichte)
Thermoplastschaumextrusion (TSE): Doppelschneckenextruderr mit CO2
Gasbeladung
Herstellung von teilvernetztem Polyethylenschaum: Erweiterung der
Schmelzbereichs teilkristalliner Thermoplaste durch Zugabe von
Vernetzeradditiven (>Teilvernetzung) vor dem Verschäumen
Thermoplast-Extrusionsblasen von Schaum (TSB): Aufschäumen bei Austritt
aus Ringdüse und anschließendes Verblasen
Schäumen von Pasten: hochviskose Massen unter Druck mit physikalischem
Treibmittel sättigen > Auftreiben unter Normaldruck
Expandieren von Partikelschaum (PS-E Styropor):

(1) Styrol + Pentan als Treibmittel mischen > PS-Partikel und Pentan als
Ausgangsprodukt für Verarbeiter.
(2) Vorschäumen in Wasserdampf > kleine Kugeln
(3) Aufschäumen im Werkzeug unter Dampfzufuhr durch perforierte Wände
(4) Trocknen
Schäumen reaktionsfähiger Komponenten (S. 8.22)
Chemische Reaktion von Treibmittel mit Treibpartner
Thermischer Zerfall des Treibmittels
Physikalisches Verdampfen einer Flüssigkeit durch exotherme Reaktion.
Mechanisches Dispergieren von Gas und Expansion bei Druckentlastung (wo
ist hier bitteschön die Reaktion?)
Mechanisches Hochdruckinjizieren eines vorverdichteten Gases und
Expansion im Werkzeug (wo ist hier bitteschön die Reaktion?)
10. Die Oberflächenveredelung von Kunststoffen kann aus optischen oder technischen
Gründen erforderlich sein. Dabei können verschiedene Systeme zum Einsatz
kommen, die sich in ihren Einsatzmöglichkeiten unterscheiden. Nennen Sie
wesentliche Systeme und beschreiben Sie das technologische Vorgehen.
Metallisieren: Belegen der Oberfläche mit Metallschichten geringer Dicke –
verbessertes Aussehen, bessere Sperreigenschaften gegenüber Gasen und
Flüssigkeiten (S. 12.4)
Hochvakuumbedampfen: Grundlack zum Glätten der Oberflächenrauhigkeit
und als Haftvermittler mit einer 0,1 bis 1 m dicken Metallschicht, die
anschließend mit einem Schutzlack gegen mechanische und chemische
Einflüsse geschützt wird. Verfahren: Kunststoffteile werden auf drehbaren
Gestellen in einer Hochvakuumkammer (10 -4 bis 10 -6 mbar) gebracht. Metall
wird in Körben soweit erhitzt, dass es verdampft und auf den bei
Raumtemperatur gehaltenen Formteilen niederschlägt.
Galvanisieren: (vor allem bei ABS)
(1) Chemisches Aufbringen einer leitfähigen Schicht (Beizen): Herauslösen
der Kautschuckkügelchen auf der Oberfläche mit oxidierenden
Säuregemischen > Poren in Oberfläche
(2) Elektrolytisches Aufbringen der Dekorschicht (Galvanisieren):
Metallschicht mit Formschlüssiger Verankerung durch die Poren.
Heißprägen: Prägefolie mit Druck und Temperatur auf Substrat aufbringen >
Oberflächenahes Aufschmelzen > mechanischer Verbund
Färben: bei Kunstoffen meist vor der Verarbeitung. Man vermischt feinkörnige
Pigmente und Farbstoffe mit ungefärbtem Granulat in Trockenmischern (Freifall-
und Wirbelmischer). Die folgende Plastifizierung in Schneckenaggregaten führt
dann zu gleichmäßiger Durchfärbung.
Lackieren: ???(kann ich nicht lesen)
Bedrucken (S12.6): Verpackungen sind oft Informationsträger > Motive exakt
platzieren oder als Zerrdruck auf flacher Folie, die 3-dimens. verformt wird.
Hochdruck: Druckfarbe wird von eingefärbter Oberseite der Druckform auf den
Bedruckteil übertragen
Flachdruck: druckende und nicht druckende Flächen in einer Ebene

Tiefdruck: Vertiefungen für die Farben.
Durchdruck (Siebdruck)
..... einige Punkte ausgelassen..(Präge-, Dekorierverfahren, Beflocken, Schleifen,
Polieren)....
Oberflächengestaltung durch Bearbeiten der formgebenden Wergzeugoberfläche:
Strukturierung und Polierung der Konturoberfläche > direkter Einfluss auf Oberfläche der
Formteile
Strukturerodieren: raue, optisch matt wirkende Oberflächen
Strukturätzen: fotografisch darstellbare Abbildungen, Oberflächen und Schriften
auf dem fotochemischen Weg in Oberfläche eingeätzt. > z.B. naturgetreue
Wiedergabe von Holz- und Ledernarbungen.
11. Beschreiben Sie die Funktionsweise eines Kalanders. Wie erfolgt im Kalander
die Aufbereitung des Kunststoffs? (S.6.18ff)
Kalandrieren ist das Ausformen Thermoplastischer Kunststoffe (PVC mit und
ohne Weichmacher, schlagfester PS und ABS) zwischen 2 oder mehreren
Walzen zu endlosen Bändern. Kennzeichen:
hohe Ausstoßleistung
leichte Zugänglichkeit > schneller Materialwechsel (Reinigung bei
Chargenwechsel)
gute optische Kontrolle
thermisch schonend, da nur kurze Zeit in Hitzezone (> weniger Stabilisatoren)
Ablauf:
Aufbereitung mit gleichlaufenden Doppelschneckenextrudern und
Mischwalzwerken als Puffer
Erster Walzenspalt wird aus Mischwalzwerk gespeist. Rohfolie noch mit
schlechter Oberflächenqualität. Bildung eines laufenden Knetwirbels beim
Einlauf in den 2. Walzenspalt. Spiralförmige Umwälzung und somit gute
Erwärmung und Durchmischung. Nachfolgende Walzen wärmer > bessere
Haftung und somit Folienübergabe. 2. und 3. Spalt gestalten Oberfläche neu.
Letzte Walze kalt zur Kühlung. Walzen getrennt angetrieben und
Heißwasserbeheizt.
12. Beschreiben Sie eine Blasformanlage. Was begrenzt die Größe der darin
hergestellten Teile? (S.7.1ff)
Herstellung von Blasformteilen besteht aus Extrudieren des Vorformlings und
Aufblasen im formgebenden Werkzeugs. Alles in einer Produktionseinheit der
Blasformmaschine.
Schmelze aus Extruder tritt als Strang in den Schlauchkopf ein. durch Fließkanäle
und Düse entsteht schlauchförmiger Vorformling > kontinuierlicher Austritt nach
unten >> zähe, hochviskose Formmassen (hohes Molkulargewicht) mit einer
ausreichenden Schmelzefestigkeit sind erforderlich >> Begrenzung der
Bauteilgröße durch Geschwindigkeit des Schmelzeaustritts und der
Schmelzefestigkeit. Schlauchkopf mit Speicherraum und Ausstoßvorrichtung >>
Ausstoß in Schüben; Blasform in Schließeinheit übernimmt Vorformling während

des Schließens > Vorformling im Bereich der Quetschkanten zusammengedrückt
und verschweißt. Überschuss (Butzen) später entfernen.
Fragen 13, 14, 15 waren nicht kopiert > eigene Lsg:
13. Was ist Spritzblasen? Worin liegt der Vorteil zum Extrusionsblasen? (S. 7.9)
Verfahren:
Vorformling spritzen
In Blasform transferieren
Aufblasen im warmen Zustand
Entformen
Vorteil:
Im Spritzgießwerkzeug entsteht die präzise kalibrierte Mündung
Vorformling mit optimaler Gestalt für den nachfolgenden Blasvorgang
Keine Quetschnähte wie beim Extrusionsblasformen.
14. Was versteht man unter einem pvT-Diagramm? (S. 3.5; 3.6)
Darstellung des spezifischen Volumens (v) über Temperatur (T) bei verschieden
Drücken (p) > Abhängigkeit der Verarbeitungsschwindung von der gewählten
Prozess- bzw. Druckführung (Volumendifferenz zwischen 7 und 10)
15. Beschreiben Sie den Aufbau der Folienblasanlage und die einzelnen Schritte
beim Folienblasen. Wie erreicht man beim Folienblasen die gewünschten
Festigkeiten in verschiedenen Richtungen? Welche anderen Möglichkeiten
außer Folienblasen gibt es um Folien herzustellen?
Verfahren und Aufbau:
Kunststoff aus horizontalem Extruder wird durch ein Schlauchfolienwerkzeug
(Werkzeug mit Stegdornhalter oder mit Wendelverteiler) in eine
Ringspaltströmung umgeformt und um 90 Grad umgelenkt.
Schmelzeaustritt nach oben, Aufblasen und Kühlen mit Luftströmung,
Abziehen mit höherer Geschwindigkeit > Streckung;
Schlauchabmessung fixiert bei erreichen der Einfriergrenze
Flachlegen, Aufwickeln
Verfahrenstechnik:
Konventionell: hohe Kühlluftgeschwindigkeit > langsames Aufweiten nach
Austritt
Langer Hals: geringer Kühlluftgeschwindigkeit > Schlauch wird weiter oben
über statisches Luftpolster gezogen > schnelles Aufweiten auf
Enddurchmesser unmittelbar vor Erreichen der Einfriergrenze. > gleichmäßige
Verformung in Fließ- und Umfangsrichtung fixiert
Alternative:
Kalandrieren (S.6.18 ; vgl. Frage 11)
16. Wie erfolgt ein fließarmes Folienhinterfüttern? (4.13ff.)
Fließarme Hinterfütterungsprozesse: Thermoplastschaumguss, Spritzprägen und
Hinterpressen. Sie verringern die Belastung auf das Dekormaterial durch die

Reduzierung der Fließwege, Fließgeschwindigkeiten und der maximalen
Druckbelastung. Eigenspannungen werden vermieden > geringerer Verzug durch
gleichmäßige Druckverteilung.
Spritzprägen: Schmelze wird in das um einen Prägespalt geöffnete
Prägewerkzeug eingespritzt und erst nach dem Einspritzen wird das WZ mit
dem Prägehub vollständig geschlossen und die Zuhaltkraft aufgebaut.
(Tauchkanten-WZ wg. Schmelzebewegung in Prägephase erforderlich). Oft
sinnvoll WZ definiert bei Einspritzbeginn zu öffnen > Schmelzekuchen hält
Folie. Prägevorgang beginnt oft schon im letzten Drittel des Einspritzvorgangs
Thermoplastschaumguss: Treibmittelhaltige Spritzgießmasse verarbeitet in
Tauchkantenwerkzeug. Nach Formfüllung Aufschäumen unter leichtem öffnen
des Tauchkantenwerkzeuges > geringe Belastung, da gute Formfüllung ohne
Nachdruck möglich.
Hinterpressen: horizontale Werkzeugtrennebene. Schonender Eintrag der
Schmelze in das offene Werkzeug (gut für langfaserverstärkte Kunststoffe).
Kontakt mit Folie erst mit schließen des Werkzeuges > pressen
17. Was versteht man unter Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen? Welchen
besonderen Beitrag liefern die einzelnen Werkstoffkomponenten? (S. 4.19ff.)
Hybridstrukturen bestehen aus mindestens 2 unterschiedlichen Werkstoffen (>
durch Kombination versch. Werkstoffe sind Bauteile mit best. Eigenschaftsprofil
kostengünstiger herstellbar). Das Umspritzen von vorgeformten Blechprofilen mit
einem geeigneten Kunststoff stellt eine rationelle Fertigung von multifunktionalen,
hoch belastbaren Leichtbaustrukturen dar.
Ziel: Kombination der Vorteile, die jede einzelne Werkstoffgruppe und deren Ver-
bzw. Bearbeitungstechnik einbringt:
Dünnwandige vorgeformte Blechpakete können durch eingespritzte
Kunststoffbereiche versteift werden, wobei der Kunststoff die Gestalt des
Bauteils durch Rippen o.ä. auch bei hoher Belastung aufrechterhält und
Ausbeulen des Blechs verhindert.
Verbesserte Geräuschdämmung bzw. –dämpfung
Hohe Gestaltfreiheit beim Spritzgießen >>
(1) Möglichkeit zur Integration von Funktionselementen (Kostensenkung durch
geringeren Montageaufwand)
(2) Optimierung der Verrippungsart in Abhängigkeit der Beanspruchungsart
und –richtung.
18. Wie ist das Fließverhalten einer Schmelze in einem Kanal und welche Folgen
hat das für die Eigenschaften des Fertigteils? (nur teilweise auf S. 1.9ff; S. 3.8)
I.d.R Haften der Schmelze an der Wand >> bei dünnen Wanddicken überwiegend
Scherströmung >> parabolisches Strömungsprofil >>Ausrichtung der
Makromoleküle welche bei schnellem Abkühlen eingefroren werden können. >>
Molekülorientierung.
Folgen:
anisotrope Materialeigenschaften
(1) höhere Festigkeit in Molekülorientierung; umgekehrt oft zu niedrige
senkrecht dazu

(2) höhere Wärmeausdehnungskoeffizient in Molekülrichtung
(3) Faserausrichtung in Strömungsrichtung >> Festigkeit
(4) Nachträgliches Schrumpfen durch Relaxieren der Molekülorientierung.
Vorzeitige Erstarrung im Wandnahen Bereich > unvollständige Kristallisation
bei teilkristallinen KT > schlechtere mech. Eigenschaften
Realisierbare Fließwege begrenzt. Für lange Fließwege sind niederviskose
Formmassen erforderlich.
19. Worin unterscheidet sich die Bau- und Wirkungsweise von Ein- und
Zweischnecken- Extruder? (S. 5.2)
Einschneckenextruder hat Einzugs-, Kompressions- u. Förder- bzw.
Meteringzone:
Einzugszone: Einziehen, Erwärmen und Fördern zur nächsten Zone
Kompressionszone: Material aufschmelzen und Gas zum Trichter austreiben.
Gangtiefe sinkt stetig auf Niveau der
Förderzone, wo für Überwindung des Düsenwiderstands nötige Druck
aufgebaut wird.
Temperaturführung entspricht Zonenaufteilung: Einzugszone unter Ts , andere
über Ts >> Zylindertemperatur muss über Schmelzetemperatur liegen.
Größenteils Scher- und Reibungserwärmung > gute thermische
Homogenisierung trotz schlechter Wärmeleitfähigkeit möglich. Keine
Überhitzung des Materials, da mit zunehmender Temperatur Die Viskosität
und damit innere Reibung wieder abnehmen.
Nutbuchsenextruder: Zwangsförderung in der Einzugszone, da die Nutung die
Rotation des Feststoffes mit der Schnecke erschwert > höhere Förderleistung
bei gleicher Drehzahl
Doppelschneckenextruder (S. 5.12): in gegenläufiger oder gleichläufiger Bauart.
Bei den überwiegend dichtkämmenden Maschinen sind Schnecken so geformt,
dass die gesamte Oberfläche der Schnecke während einer Umdrehung an
anderer Schneckenoberfläche abrollt bzw. vorbeistreicht > Selbstreinigung.
Beträchtlicher Fertigungsaufwand der Doppelschneckenzylinderbohrung
(Abdriften der Bohrkopfes bei zweiter Bohrung) und konstruktiver Aufwand wegen
geringem Bauraum für Antrieb und Lagerung. Insbesondere Gleichläufige
Maschinen sind modular aufgebaut: versch. Schneckenelemente werden auf
Sechskant-, Vielkeil- oder Passfedernut- Schneckenschaft geschoben.
Gängigkeit:
(1) Eingängig: großes Fördervolumen > Einzug
(2) Zweigängig: Mittelweg
(3) Dreigängig: kleines Fördervolumen, hohe Scherung > Homogenisierung
gegenläufig: Zwangsförderung, geringe Reibungserwärmung, pulsierender
Ausstoß, Einsatz für schonende Plastifizierung thermisch empfindlicher
Materialien wie PVC (S. 5.13)
gleichläufig: bessere Mischwirkung > Einsatz für die Aufbereitung
(Compoundierung) (S. 5.14)

20. Aus welchen Elementen besteht eine Spritzgießmaschine? Welche Funktion
haben die einzelnen Elemente? Worin unterscheiden sich elektrische und
hydraulische Spritzgießmaschinen? (S. 3.10ff)
Wesentliche Komponenten: Schließeinheit, Spritzeinheit, Steuerung,
Spritzgießwerkzeug
Schließeinheit: Dient dem Öffnen und Schließen des aufgespannten
Werkzeuges; Bauteil: feste und bewegliche Aufspannplatte für Werkzeug,
Stirnplatte, Rücklager der Schließeinheit, Säulen, Antrieb der bew.
Aufspannplatte (direkt oder mit Kniehebelkonstruktion vgl. auch S. 3.13 oben)
Spritzeinheit
umfasst
(1) beheizten Zylinder,
(2) Antrieb der Schnecke (Motor, Getriebe, Hydraulikzylinder zum
Verschieben der Schnecke, Hydraulik zum Verschieben der
Einspritzeinheit)
Aufgabe:
(1) Aufschmelzen/ Plastifizieren des Spritzgutes
(2) Dosieren der Masse
(3) Aufbringen von Einspritz- und Nachdruck
Werkzeug (S.3.25)
besteht i.d.R. aus
(1) Formnest
(2) Schmelzekanäle (Verteiler, Anguss)
(3) Gestell mit Auswerfern
(4) Temperierkanäle
Aufgabe: Formgebung; Spritzgusssteile in geforderter Qualität und
Maßgenauigkeit kostengünstig zu fertigen (bis 2000 bar > hohe Steifigkeit und
Festigkeit)
Steuerung: regelt den Ablauf im Spitzgießprozess
Unterschied elektrisch – hydraulisch: Tab. S.3.21 (ist wirklich nach vor- und
nachteilen gefragt?)
21. Beschreiben Sie unterschiedliche Angussformen. Worin liegen jeweils die
Vor- und Nachteile? (S. 3.27)
Der Anguss u. ggf. der Verteiler haben die Aufgabe, eine oder mehrere
Formnester mit möglichst gleicher Temperatur und gleichem Druck möglichst
gleichmäßig und gleichzeitig zu füllen.
Stangen und Kegelanguss: der Durchmesser ist größer als die Wanddicke, damit
die Schmelze am Anschnitt zuletzt erstarrt. Bietet geringen Widerstand für
Schmelze. Gbesonders für schwerfließende und temperaturempfindliche
Kunststoffe geeignet und reißt an Düse (wärmste Stelle) beim Entformen > Kegel
entfernen.
Punktanguss: Durchmesser ca. 1mm. Die Formmasse wird durch Engstelle
erwärmt und homogeniert. Durch die isolierte (z.B. durch erstarrten KS) bzw.
ehiezte Vorkammer bleibt Schmelze am Anguss verarbeitungsfähig (Abriss beim
Öffnen häufig versteckt)

Band- oder Filmanguss: Schmelze zunächst im Verteilerkanal gleichmäßig verteilt
und strömt entlang ganzer Front ins Formnest > keine Bindenähte gegenüber
mehreren Angüssen, gleichmäßige Orientierung.
Schirmanguss: Sonderform des Filmanguss > vermeidet Bindenähte in
zylindrischen Bauteilen (z.B. Zahnrädern, Lagern), führt aber bei
Kurzfaserverstärkung zu einer Faserorientierung in Achsrichtung und damit
senkrecht zur Beanspruchungsrichtung.
22. Worin liegen die Vor- und Nachteile einer Spritzgießmaschine mit einer
Kniehebelschließeinheit und einer hydraulischer Schließeinheit? Beschreiben
Sie die Funktionsweise. (S. 3.11)
Kniehebel: die Schließeinheit wir durch die elastische Deformation des
durchgestreckten Kniehebels aufgebracht (Werkzeug gestaucht – Säulen
gedehnt – Stirnplatte und Werkzeugaufspannplatte nahezu unverformt). Durch
Verstellen der Stirnplatte wird Schließkraft geregelt. Schließkraft wird an
Säulendehnung (DMS) bestimmt.
Vollhydraulisch: Schließkraft unmittelbar von einem größeren Hydraulikzylinder
aufgebracht. Bewegungsablauf
Eilgangzylinder verfährt Hauptkolben mit beweglicher WZ-aufspannplatte
(Ölab- und –zufuhr im Hauptzylinder offen)
Ansaugventil wird geschlossen, Hauptzylinder übt Schließdruck aus
Öffnungszylinder zum Zurückfahren wird geöffnet, Betätigung der
Ausstoßplatte mit Stiften (Anschlag)
Unterschiede: (S. 3.13)
23. Was ist die Funktion von Verschlussdüsen und Rückstromsperren in
Spritzgießmaschinen? (S. 3.16ff)
Rückstromsperren sind bewegliche Sperrelemente, die beim Einspritzen den
Schneckengang nach hinten abdichten, beim Plastifizieren sind sie nach vorne
offen > verhindert Leckströmung (Strömung zwischen Zylinder und Schnecke
zurück durch den Schneckengang)
Wenn die Spritzeinheit von WZ abgehoben wird, sorgen Verschlussdüsen dafür,
dass die Schmelze nicht unbeabsichtigt aus der Plastifiziereinheit ausfließt.
Während der Einspritzphase stellt sie eine druckdichte Verbindung zwischen
Plastifiziereinheit und Werkzeug her.
24. Was ist ein Heißkanalverteiler? Welche Vorteile hat er? (S.3.26)
Düse und Werkzeug bleiben ständig in Verbindung. Isolierung der Düse durch
Luftspalte und schlecht wärmeleitende Spritzmasse. Evtl. auch externe Heizung.
Abfallminimierung durch angussloses Spritzen (Punktanguss). Außen- und
Innenbeheizte Heizkanäle werden unterschieden
Mehrfachwerkzeuge mit Verteilerkanälen besitzen meist einen Punktanguss für
die einzelnen Formnester für eine einfache Nacharbeit. Wichtig ist der gleiche
Schmelzezustand bei allen Fomnestern > temperierte oder isolierte
Verteilerkanäle (Heißkanalverteiler)
25. Wie funktionieren die Gas- und Wasserinjektionstechnik? (S.4.6ff.)

Verfahrensablauf GIT
Definierte volumetrische Teilfüllung der Kavität
Injizieren des Gases unter einem dem Formteil angepassten Druck (das Gas
strömt in die plastische Seele und verdrängt dabei die Schmelze)
Nach dem volumetrischen Füllen der Kavität übernimmt das Gas den
Nachdruck
Verfahrensablauf WIT
Ein oder mehrere Hydropumpen injizieren das Wasser (ohne Verdampfen) in
die fließfähige Schmelze. Dabei wir der schmelzeförmige Kern unter
Ausbildung eines Hohlraumes in noch ungefüllte oder kurz zuvor geschaffen
Formhohlräume verdrängt (Kolbenwirkung des Wassers. Die im
Übergangsbereich Wasser / Schmelze erstarrende Kunststoffmembran wirkt
beim vorantreiben der Kunststoffschmelze wie ein hochviskoser Kern.
Schließlich durchströmt das Wasser den geschaffenen Hohlkörper. Das
Wasser kann durch Druckluft ausgeblasen werden und über einen
Wasserspeicher im Kreislauf gefahren werden (bessere Kühlwirkung des
Wasser im vgl. zu Gas > kürzere Kühl- und Zykluszeiten.
26. Was ist eine genutete Einzugszone? (S. 5.4)
Eine genutete Einzugszone führt zu einer Zwangsförderung (unabhängig von
temperaturbedingten Reibungsverhältnissen). Nuten sind meistens sichelförmig,
halbkreisförmig oder rechteckig. Verlauf in Achsrichtung oder wendelförmig.
Bewährt haben sich Rechteck-Nuten in Achsrichtung.
Der genutete Bereich ist abhängig von der Scherfestigkeit des Polymers niedriger
temperiert. Bei sehr harten teilkristallinen Thermoplasten ca. 100 Grad > kein
Anhaften an Zylinderwand und Antriebsenergie gering.
Nutung erschwert die förderunwirksamen Rotation der Schmelze mit der
Schnecke > höhere Förderleistung bei gleicher Drehzahl. Am Ende der
Einzugszone konisch auslaufende Nuten bewirken eine starke Verdichtung des
Feststoffs > teilw. Aufschmelzen der Feststoffes mit Reibungswärme
27. Wozu benutzt man eine Zahnradschmelzepumpe? (S. 5.15)
Antriebsaggregate für kontinuierlich arbeitende KS-anlagen anstelle von
Schmelzextrudern, bei Faseranlagen und neuerdings bei Extrudern, um den
Förderstrom zu erhöhen
den Energieverbrauch zu senken
Plastifizieren und Homogenisieren von der Druckerzeugung zu trennen.
Problem: Leckverluste
28. Wie funktioniert die Schmelzkerntechnik zur Herstellung von Hohlkörpern? (S.
7.11)
Ein Kern (u.U. mit ? Einzelkernen) aus einer Zinn-Wismut Legierung (Ts ca. 140
Grad) wird in das WZ eingelegt und mit KS umspritzt (z.B. PA6-GF30 mit Ts ca.
221°C) > Kern schmilzt auch bei Massetemperaturen von über 300°C wegen
seiner großen Wärmekapazität bzw. Wärmeleitung nicht an. Nach Erstarren des
Formteils wird der Kern ausgeschmolzen.

Energetisch aufwendig, aber einziges Verfahren, bei dem sowohl Außen als auch
Innen eine durch Form definierte Oberfläche entsteht.
29. Wie ist der Unterschied in der Temperierung von Zylinder und Werkzeug beim
Spritzgießen von Thermoplasten und Duroplasten? Was ist der prinzipielle,
werkstoffbedingte Unterschied bei der Verarbeitung von Thermoplasten und
Duroplasten?
Duroplaste sind bis zur Zersetzungstemperatur elastisch > keine plastische
Verarbeitung möglich
Formgebung erfolgt gleichzeitig oder vor der endgültigen chemischen Vernetzung
(Härtung) > nur Urformen
30. Beschreiben Sie verschiedene Verfahren für die Verarbeitung von
glasfaserverstärkten Reaktionsharzen.
Handlaminieren: (S.9.12) einseitig offene Werkzeuge (Formen) > Der Form
zugewandte Seite ist Sichtseite. In die mit Trennmittel vorbehandelten
Werkzeuge wird i.d.R. eine Feinschicht (Gelcoat) durch Streichen oder Spritzen
eingebracht und angehärtet. Danach wechselweises auftragen von Harz und
Verstärkungsträger mit Pinsel etc. Aushärtung im Ofen oder bei Raumtemperatur
und anschließende Entformung und Nachbearbeitung.
Vorteile:
(1) einfaches Verarbeitungsverfahren ( aber für gute Qualität handwerkliches
Geschick und Erfahrung nötig
(2) geringe Investitionskosten > wirtschaftlich für Einzelstücke u. kleine Serien
(3) große und komplizierte Formteile möglich
Faser-Harz-Spritzen: (S.9.13) ebenfalls einseitig offene Formen. Mittels einer
Faser-Harz-Spitzanlage werden die Reaktionsharze u. die geschnittenen Fasern
in einem Arbeitsgang auf die Form aufgebracht. > Teilmechanisiertes
Handlaminieren, „Rest“ identisch.
Profilziehen (S.9.18): mit Reaktionsharz getränkte Verstärkungsfasern werden
druch geheizte profilgebundene Werkzeuge gezogen. Die Aushärtung erfolgt in
einer Heizzone > kontinuierliches Formgebungsverfahren, für große Serien
geeignet, hohe Grundinvestition, WZ-Kosten i.d.R. relativ gering.
31. Worin liegen die Vorteile des Handlaminierverfahrens bei der GFK-
Verarbeitung?
Vgl. Frage 30
32. Was versteht man unter Gelzeit (Topfzeit, Gelpunkt)?
(blaues Buch S.90): Am Gelpunkt, der durch eine Grenztemperatur definiert ist ist
eine Grenzviskosität erreicht, ab der das Harz schlecht fließt und nicht mehr
verarbeitet werden kann. Die entsprechende Härtezeit bezeichnet man als
Topfzeit. (mit Härtetemperatur abnehmend)
(Seite 9.5): Die Gellinie bezeichnet die Zeit, bei vorgegebener Temperatur, ab der
ein Harz durch weitmaschige Vernetzung nicht mehr fließfähig und verarbeitbar
ist.

33. Wie kann man den Aushärtegrad eines Reaktionsharzes feststellen?
(blaues Buch S.93): Bestimmung der Glasübergangstemperatur. Sie steigt, vom
unausgehärteten Werkstoff ausgehend, im Laufe der Härtung an und erreicht ihre
maximale Höhe bei vollständiger Aushärtung an.
Vergleich Temperaturführung amorph-teilkristalline KT in Werkzeug und Zylinder
(selbst gestellte Frage bzw. Ergebnis unpräzisen Lesens der Aufgabe 29!)
amorph:
Zylinder:(S. 6.10) Temperierung knapp über Erweichungstemperatur.
Werkzeug: (S.6.1) Amorphe Thermoplaste zeigen bei stetiger Abkühlung eine
gleichmäßige steigende Viskosität > leicht umformbar und größer
Temperaturbereich, in der Schmelze verarbeitungsfähig
teilkristallin:
Zylinder:(S.6.10) Schmelze neigt zum Kleben an Zylinder/Werkzeugwand >
Temperierung etwas niedriger als die Kristallitschmelztemperatur.
Werkzeug: (S. 6.1): spontan kristallisierende teilkristalline
Thermoplastschmelzen mit starker Erhöhung der Viskosität und freiwerden
von Kristallisationswärme, die Abgeführt werden. > exakte Temperaturführung
notwendig, da kleiner Verarbeitungsbereich.