Repetitionen Chemie und Werkstoffkunde

(1)

Kapitel 2

Repetitionen Chemie und Werkstoffkunde

Thema 13

Isolierstoffe

Verfasser:

Hans-Rudolf Niederberger Elektroingenieur FH/HTL Vordergut 1, 8772 Nidfurn

055 - 654 12 87

Ausgabe:

Juni 2010

Die vorliegenden Repetitionsfragen ist eine Sammlung aus jahrelangen Erfahrungen. Es kann gut sein, dass die Fragen nicht optimiert sind und Doppelspuigkeiten möglich sind. Die Kapitel wurden laufend den Bidungsplänen angepasst und der Inhalt ist relativ umfangreich. Wenn die Unterlagen seriös durchgearbeitet werden ist der Einblick in die Werkstoffkunde und damit verbundene berufrele- vante Chemie gewährleistet.

Ich bin auf Rückmeldungen anderer Lehrpersonen und der Lernenden angewiesen, damit ich das um- fangreiche Dokument laufend verbessern kann.

Die Unterlagen sind nicht geschützt und können verwendet werden. Für den Inhalt ist jeder Verwender

selber verantwortlich. Bei Fehlern im Inhalt und daraus resultierende Schäden wird jede Haftung abge-

lehnt.

(2)

BET

2.13 101

Frage

Welchen Zweck haben Isolierstoffe der Elektro- technik?

Vorschrift Literatur

Antwort

• Isolierung gegenüber Umgebung

• Isolierung wischen Teilen

• Isolierte Befestigungen

• Isolierte Durchführungen

• Stromkreisunterbrechung

BET

2.13 102

Frage

Welche Isolierstoffe werden unterschieden?

Antwort

• Feste

• Flüssige

• Gasförmige

BET

2.13 103

Frage

Welches sind die Kenngrössen der Isolierstoffe?

Antwort

• Isolationswiderstand

• Durchschlagspannung

• Durchschlagfestigkeit

• Dielektrizitätszahl

• Wärmebeständigkeit

BET

2.13 104

Frage

Wie muss der Isolationswiderstand eines Isolier- stoffes sein?

Antwort

Er muss sehr hoch sein.

(3)

BET

2.13 105

Frage

Was sagt die Durchschlagspannung aus?

Antwort

Es ist die Spannung bei welcher beim Material der Durchschlag erfolgt.

BET

2.13 106

Frage

Erklären Sie den Begriff Durchschlagfestigkeit!

Antwort

Es ist die Durchschlagspannung dividiert durch die Dicke des Prüfkörpers.

BET

2.13 107

Frage

Wie muss die Dielektrizitätszahl eines Isolierstof- fes sein?

Antwort

Möglichst klein.

BET

2.13 108

Frage

Wie ist die Wärmebeständigkeit definiert?

Antwort

Wärmebeständig ist ein Stoff, wenn sich bei der zulässigen Erwärmung weder die elektrischen noch mechanischen

Eigenschaften ändern.

(4)

BET

2.13 109

Frage

Was ist brennbar?

Antwort

Wenn ein Stoff nach der Entflammung ohne zusätzliche Wärmezufuhr weiterbrennt.

BET

2.13 110

Frage

Wann ist ein Stoff leichtbrennbar?

Antwort

Wenn der Stoff welcher durch ein Streichholz entflammt wurde, ohne zusätzliche Wärmezufuhr selbständig weiterbrennt.

BET

2.13 111

Frage

Wann spricht man bei einem Stoff von nicht- brennbar?

Antwort

Wenn der Stoff nicht entflammt werden kann.

BET

2.13 112

Frage

Wann ist ein Stoff nichtbrennbar und wärmeiso- lierend?

Antwort

Bei einem Brennbarkeitsgrad 6q oder 6

und einem Wärmedurchlass-wiederstand

von <0,07 m

²

°C/W.

(5)

BET

2.13 113

Frage

Welches sind die elektrischen Anforderungen an Isolierstoffe?

Antwort

Hoher Isolationswiderstand Hohe Durchschlagfestigkeit Grosse Krichstromsicherheit Kleine Dielektrizitätskonstante Geringe Verluste

BET

2.13 114

Frage

Isolierstoffe müssen auch bezüglich der Mecha- nik gewisse Eigenschaften aufweisen. Welche sind diese?

Antwort

Gute mechanische Festigkeit Schlagfest

Gute Bearbeitbarkeit Glatte, saubere Oberfläche

BET

2.13 115

Frage

Anforderungen nach Physikalischen Gesichts- punkten sollen aufgeführt werden?

Antwort

Gut chemisch beständig Feuchtigkeitsbeständig Witterungsbeständig Gute Wärmebeständigkeit Schwer entflammbar Schwer brennbar Alterungsbeständig Gute Wärmeleitfähigkeit

BET

2.13 116

Frage

Skizzieren Sie die Gruppierung der Isolierstoffe!

Antwort

Isolierstoffe

Anorga nische Isolierstoffe

Orga nische Isolierstoffe

N atürliche Isolierstoffe

Pla ste Kunststoffe

Zellulose-

Kunststoffe Thermopla ste Ela ste Duropla ste

(6)

BET

2.13 117

Frage

Zählen Sie 7 anorganische Isolierstoffe auf und mindestens ein Anwendungsbeispiel!

Antwort

Luft bei Sammelschienendistanz Glimmer bei Kondensatoren Asbest bei Heizkissen

Keramik bei Sicherungselementen Glas bei Lampen

Eternit bei Kabelkanälen Pical als Montageunterlage

BET

2.13 118

Frage

Zählen Sie 6 natürliche organische Isolierstoffe auf und dazu ein Anwendungsbeispiel!

Antwort

Papier bei Kondensatoren Textilien bei Motoren

Gummi bei Kabeln und Steckern Tränkmassen bei Kabelmuffen Isolieröl bei Netztransformatoren Isoliergas bei Leistungsschaltern

BET

2.13 119

Frage

Wie werden die Kunststoffe bzw. die Plaste ein- geteilt?

Antwort

Thermoplaste oder Plastomere Elastomere

Duroplaste oder Duromere

BET

2.13 120

Frage

Was bedeutet PVC? Wo wird PVC in der Praxis verwendet?

Antwort

Polyvinylchlorid

Kanäle, Rohre, Drahtisolation,

Kabelisolation

(7)

BET

2.13 121

Frage

Aus welchem Material sind die roten Installations- rohre (KRF) hergestellt?

Antwort

Polyäthylen (PE)

BET

2.13 122

Frage

Die Deckel bei Stechdosen, Dosen, Schaltern werden meist aus welchem Material hergestellt?

Antwort

Duroplast genauer aus Aminoplast

BET

2.13 123

Frage

Welches sind die Ausgangsstoffe für die Herstel- lung von Kunststoffen?

Antwort

Steinsalz Kalk Sand Luft Wasser Kohle Erdgas Erdöl

BET

2.13 124

Frage

Welches sind die Ausgangsstoffe (Grundstoffe) für die Herstellung von Kunststoffen?

Antwort

Kohlenstoff

Wasserstoff

Sauerstoff

Stickstoff

Chlor

Silizium

Schwefel

(8)

BET

2.13 125

Frage

Nennen Sie die Vorgänge zur Bildung von Rie- senmolekühlen aus Einzelmolekühlen?

Antwort

Polimerisation Polikondensation Polyaddition

BET

2.13 126

Frage

Was versteht man unter Schichtstoffen?

Antwort

Hartpapier und Hartgewebe aus Bahnen die mit Kunstharz getränkt sind.

BET

2.13 127

Frage

Welche Hauptsorten der Kunststoffe unterscheidet man?

Vorschrift

Literatur Antwort

− Thermoplaste sind unvernetzte Makromoleküle

− Duroplaste stark vernetzte Makromoleküle

− Elastomere schwach vernetzte Makromoleküle

BET

2.13 128

Frage

Welche Eigenschaften haben die Hauptsorten der Kunststoffe?

Vorschrift

Leicht

Elektrisch nichtleitend

Widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit Säure und Laugenfest

Leicht zu reinigen

Nicht kratzfest

Hitzeempfindlich

Elektrostatisch aufladbar

(9)

BET

2.13 129

Frage

Woraus bestehen Kunststoffe grundsätzlich?

(Innere Struktur)

Vorschrift

Kunststoffe bestehen aus

Makromolekülen und diese bestehen aus den kleinen Bausteinen der Monomere.

BET

2.13 130

Frage

Welche Herstellungsprozesse bei den Kunststof- fen gibt es?

Vorschrift

Polymerisation Polykondensation Polyaddition

BET

2.13 131

Frage

Welches chemische Element ist am Aufbau vieler Kunststoffe beteiligt?

a) Argon b) Phosphor c) Bor

d) Kohlenstoff e) Kalzium

Vorschrift

d) Kohlenstoff

BET

2.13 132

Frage

Wo werden heute Kunstoffe eingesetzt?

(10 praktische Beispiele)

Vorschrift

− Heisswasserrohre

− Zahnräder in elektronischen Apparaten

− Schlagfeste Gehäuse in elektrischen Apparaten

− Kabel-Isolationen, Abdeckungen, Folien, Schutzhelme, Spielzeuge

− Schuhabsätze, Mülltonnen, Bierkästen

− Kunstleder, Flaschen, Schläuche,

Fussbodenbeläge

(10)

BET

2.13 133

Frage

Welche zwei wichtige Kunstsoffnamen kennen Sie?

Vorschrift

− PE Polyethen

− PVC Polyvinylchlorid

Weitere:

− PP Polypropen

− PS Polystyrol

− PTFE Polytetrafluorethen

BET

2.13 134

Frage

Was sind Duroplaste?

Vorschrift

Kunststoff mit stark vernetzten Makromolekülen.

Sie sind stark hitzebeständig bis ca.

300°C.

BET

2.13 135

Frage

Wie werden Duroplaste verarbeitet?

Vorschrift

Bohren Schneiden Kleben

BET

2.13 136

Frage

Was sind Thermoplaste?

Vorschrift

Kunststoffe mit unvernetzten Makromolekülen.

Sie werden unter Wärmewirkung weich

und formbar.

(11)

BET

2.13 137

Frage

Wie entstehen Kunststoffe?

Vorschrift

Die Synthese der Monomere über die

− Polymerisation (PE, PS,PVC,PTFE)

− Polykondensation (Nylon, Phenoplaste, Phenolharze)

− Polyaddition (PU)

führt zu den Makromolekülen der Kunststoffe.

BET

2.13 138

Frage

Welche Ausgangsprodukte/Rohstoffe werden für die Kunststoffherstellung eingesetzt? Nennen Sie deren fünf.

Vorschrift

Kohlenstoff Wasserstoff Stickstoff Sauerstoff Schwefel.

BET

2.13 139

Frage

Mit vier der Rohstoffe, kann man sich ein „Merk- wort als Eselsbrücke“ konstruieren. Dazu ver- wendet man die chemischen Kurzzeichen! Wel- ches Wort wird da wohl gemeint?

Vorschrift

Stickstoff N Sauerstoff O Kohlenstoff C Wasserstoff H

NOCH

BET

2.13 140

Frage

Welches sind die drei Grundreaktionen zur Her- stellung von Makromolekülen?

Vorschrift

Polymerisation

Polykondensation und

Polyaddition.

(12)

BET

2.13 141

Frage

Was versteht man grundsätzlich unter Makromo- lekülen?

Vorschrift

Es sind sehr grosse-, also Riesenmoleküle.

BET

2.13 142

Frage

Durch welchen physikalischen Vorgang wird in den Ölraffinerien das Erdöl aufgeteilt?

Vorschrift

Durch Destillation.

destillieren = verdampfen

BET

2.13 143

Frage

Welches ist die wichtigste Fraktion für die Kunst- stoffherstellung?

Vorschrift

Es ist die Fraktion des Rohbenzins (Naphta)

BET

2.13 144

Frage

Nennen Sie sechs Kunststoffe, welche durch das Polymerisationsverfahren hergestellt werden.

Vorschrift

Polyethylen (PE) Polyvinylchlorid (PVC) Polystyrol (PS) Polyethylen (PE) Polypropylen (PP) und

Polymethylmethacrylat/Plexiglas (PMMA)

(13)

BET

2.13 145

Frage

Welches sind die wichtigsten Kunststofferzeug- nisse bei der Polykondensation? Nennen Sie deren vier.

Vorschrift

- Polyamide (PA)

- Polyesterharze (UP) vernetzte ungesättigte - Phenoplaste (PF) Giessharze für die

Herstellung von Verbundwerkstoffen

- Aminoplaste Klebstoff in der Holzindustrie)

BET

2.13 146

Frage

Was für Eigenschaften besitzen Kunststoffe?

Nennen Sie deren sechs bis acht. Suchen Sie nach grundsätzlichen Eigenschaften, welche für möglichst alle Kunststoffe gelten.

Vorschrift

Gut formbar gut bearbeitbar einfärbbar

geringe Dichte (leicht) Säure- und Laugebeständig schlechter Wärmeleiter (Isolator) elektrischer Nichtleiter (Isolator) hart

kratzfest abriebfest

BET

2.13 147

Frage Vorschrift

BET

2.13 148

Frage Vorschrift