Einfluss des Verarbeitungsprozesses auf physikalische Eigenschaften von Nanocomposites
Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und Habilitationsschriften › Masterarbeit
Standard
2010.
Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und Habilitationsschriften › Masterarbeit
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TY - THES
T1 - Einfluss des Verarbeitungsprozesses auf physikalische Eigenschaften von Nanocomposites
AU - Meister, Stefan
N1 - gesperrt bis 07-09-2015
PY - 2010
Y1 - 2010
N2 - Die Produktion von maßgeschneiderten polymeren Werkstoffen erlangte in den letzten Jahren große Bedeutung, da es dadurch möglich wird, für eine geforderte technische Anwendung den geeigneten Werkstoff zu kreieren. Neben den Standard-Füllstoffen wie Kreide, Talk, Ton und Ruß wird der Einsatz von nanoskaligen Füllstoffen immer wichtiger. Diesen Füllstoffen wird eine große Zukunft prognostiziert, da neben den mechanischen auch andere physikalische Eigenschaften mit bereits niedrigem Füllstoffgehalt verbessert werden können. Die Qualität, der durch Schmelzeinterkalation hergestellten Nanocomposites ist, von der prozesstechnischen Seite betrachtet, maßgeblich abhängig von den zugeführten Scherleistungen und Verweilzeiten im Zuge der einzelnen Verarbeitungsschritte. Das Ziel dieser Arbeit war es die Schereinträge der einzelnen Verarbeitungsschritte zu messen oder wenn nötig analytisch zu berechnen und eine Korrelation zu den physikalischen Eigenschaften der erzeugten Bauteile zu finden. Aus diesem Grund wurden Nanocomposites mit unterschiedlichen Schereinträgen hergestellt. Dazu wurde im ersten Schritt ein Polyethylen- bzw. ein Polypropylen-Masterbatch mit 50% Schichtsilikatanteil an einem Doppelschneckenextruder produziert, welches einerseits durch einen weiteren Compoundierschritt, andererseits durch Vermischen direkt bei der Bauteilherstellung auf 5% Schichtsilikatanteil verdünnt wurde. Bei der anschließenden weiteren Verarbeitung wurden Folien und Rohre durch Extrusion sowie Universalzugprüfkörper durch Spritzgießen hergestellt. In dieser Masterarbeit wurden vor allem die Einflüsse eines zweiten Compoundierschrittes auf spätere Bauteileigenschaften untersucht. Eine klare Verbesserung konnte dadurch an den Barriereeigenschaften und an den Zeitstandinnendruckergebnissen nachgewiesen werden. Beim Spritzgießen kam es jedoch, durch die zusätzliche Scherenergie des zweiten Compoundierschritt, zu einer leichten Erniedrigung der mechanischen Eigenschaften. Diese Erniedrigung läßt ein mögliches Energie-Plateau vermuten, bei dem optimale Werkstoffeigenschaften erzielt werden können. Zusätzlich eingebrachte Schereinträge können sich negativ auf physikalische Bauteileigenschaften auswirken. Diese Ergebnisse lassen den Schluss nahe, dass jeder Verarbeitungsschritt gesondert zu untersuchen ist und für die Beurteilung am Halbzeug entscheidend ist.
AB - Die Produktion von maßgeschneiderten polymeren Werkstoffen erlangte in den letzten Jahren große Bedeutung, da es dadurch möglich wird, für eine geforderte technische Anwendung den geeigneten Werkstoff zu kreieren. Neben den Standard-Füllstoffen wie Kreide, Talk, Ton und Ruß wird der Einsatz von nanoskaligen Füllstoffen immer wichtiger. Diesen Füllstoffen wird eine große Zukunft prognostiziert, da neben den mechanischen auch andere physikalische Eigenschaften mit bereits niedrigem Füllstoffgehalt verbessert werden können. Die Qualität, der durch Schmelzeinterkalation hergestellten Nanocomposites ist, von der prozesstechnischen Seite betrachtet, maßgeblich abhängig von den zugeführten Scherleistungen und Verweilzeiten im Zuge der einzelnen Verarbeitungsschritte. Das Ziel dieser Arbeit war es die Schereinträge der einzelnen Verarbeitungsschritte zu messen oder wenn nötig analytisch zu berechnen und eine Korrelation zu den physikalischen Eigenschaften der erzeugten Bauteile zu finden. Aus diesem Grund wurden Nanocomposites mit unterschiedlichen Schereinträgen hergestellt. Dazu wurde im ersten Schritt ein Polyethylen- bzw. ein Polypropylen-Masterbatch mit 50% Schichtsilikatanteil an einem Doppelschneckenextruder produziert, welches einerseits durch einen weiteren Compoundierschritt, andererseits durch Vermischen direkt bei der Bauteilherstellung auf 5% Schichtsilikatanteil verdünnt wurde. Bei der anschließenden weiteren Verarbeitung wurden Folien und Rohre durch Extrusion sowie Universalzugprüfkörper durch Spritzgießen hergestellt. In dieser Masterarbeit wurden vor allem die Einflüsse eines zweiten Compoundierschrittes auf spätere Bauteileigenschaften untersucht. Eine klare Verbesserung konnte dadurch an den Barriereeigenschaften und an den Zeitstandinnendruckergebnissen nachgewiesen werden. Beim Spritzgießen kam es jedoch, durch die zusätzliche Scherenergie des zweiten Compoundierschritt, zu einer leichten Erniedrigung der mechanischen Eigenschaften. Diese Erniedrigung läßt ein mögliches Energie-Plateau vermuten, bei dem optimale Werkstoffeigenschaften erzielt werden können. Zusätzlich eingebrachte Schereinträge können sich negativ auf physikalische Bauteileigenschaften auswirken. Diese Ergebnisse lassen den Schluss nahe, dass jeder Verarbeitungsschritt gesondert zu untersuchen ist und für die Beurteilung am Halbzeug entscheidend ist.
M3 - Masterarbeit
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