TY - THES

T1 - Untersuchungen zur Vorhersagbarkeit der Reibung zwischen Polymeren und beschichteten sowie unbeschichteten Werkzeugoberflächen durch Benetzungsparameter

AU - Steffel, Clemens

N1 - gesperrt bis 14-11-2019

PY - 2014

Y1 - 2014

N2 - In dieser Arbeit wurde untersucht, ob sich eine qualitative Vorhersage für Entformungskräfte im Spritzgießprozess durch Bestimmung von Benetzungsparametern der beteiligten Werkstoffe erstellen lässt. Das Benetzungsverhalten wurde für PA6, PC sowie für typische Werkzeugstähle und Werkzeugbeschichtungen mit den Testflüssigkeiten Ethylencarbonat und Bromonaphtalin in einem Temperaturbereich von 40°C bis 200°C untersucht. Über die nach OWRK-Methode bestimmten polaren und dispersen Anteile der Oberflächenenergien wurde die Grenzflächenspannung der jeweiligen Kombination aus Kunststoff und (beschichteter) Stahloberfläche errechnet. Ein inverser Zusammenhang zwischen auftretender Reibung beim Entformungsvorgang und berechneter Grenzflächenspannung Gamma12 bei Entformungskontakttemperatur wurde erwartet. Bei einer Kontakttemperatur von 90°C weist MoN in Kombination mit PA6, wie durch den niedrigsten Wert von Gamma12, vorausgesagt, die größte Reibung auf, gefolgt vom Stahl M268 VMR, CrN sowie CrC/a-C:H mit der niedrigsten Reibung. Die Stähle M333 IP und M268 verhielten sich durch die abweichende Rauhigkeit nicht erwartungsgemäß. Bei PC weist CrC/a C:H wie erwartet den niedrigsten Reibwert auf, gefolgt von CrN und den Stählen M268 VMR und M333 IP. MoN hingegen verhält sich mit dem zweitniedrigsten Reibwert gänzlich unerwartet. Ebenso zeigt M303 eine geringere Reibung als vorhergesagt. Somit eignet sich zwar die Benetzungskenngröße Grenzflächenspannung zur qualitativen Vorhersage des Reibungsverhaltens für einige Kombinationen von Polymer und (beschichteter) Stahloberfläche, jedoch nicht ausreichend um zukünftige Stahl- und Beschichtungsentwicklung gänzlich ohne Reibwertversuche durchzuführen. Ein Grund hierfür ist, dass sich ein Rauhigkeitsunterschied in der errechneten Grenzflächenspannung kaum, in den Reibwerten aber deutlich niederschlagen kann.

AB - In dieser Arbeit wurde untersucht, ob sich eine qualitative Vorhersage für Entformungskräfte im Spritzgießprozess durch Bestimmung von Benetzungsparametern der beteiligten Werkstoffe erstellen lässt. Das Benetzungsverhalten wurde für PA6, PC sowie für typische Werkzeugstähle und Werkzeugbeschichtungen mit den Testflüssigkeiten Ethylencarbonat und Bromonaphtalin in einem Temperaturbereich von 40°C bis 200°C untersucht. Über die nach OWRK-Methode bestimmten polaren und dispersen Anteile der Oberflächenenergien wurde die Grenzflächenspannung der jeweiligen Kombination aus Kunststoff und (beschichteter) Stahloberfläche errechnet. Ein inverser Zusammenhang zwischen auftretender Reibung beim Entformungsvorgang und berechneter Grenzflächenspannung Gamma12 bei Entformungskontakttemperatur wurde erwartet. Bei einer Kontakttemperatur von 90°C weist MoN in Kombination mit PA6, wie durch den niedrigsten Wert von Gamma12, vorausgesagt, die größte Reibung auf, gefolgt vom Stahl M268 VMR, CrN sowie CrC/a-C:H mit der niedrigsten Reibung. Die Stähle M333 IP und M268 verhielten sich durch die abweichende Rauhigkeit nicht erwartungsgemäß. Bei PC weist CrC/a C:H wie erwartet den niedrigsten Reibwert auf, gefolgt von CrN und den Stählen M268 VMR und M333 IP. MoN hingegen verhält sich mit dem zweitniedrigsten Reibwert gänzlich unerwartet. Ebenso zeigt M303 eine geringere Reibung als vorhergesagt. Somit eignet sich zwar die Benetzungskenngröße Grenzflächenspannung zur qualitativen Vorhersage des Reibungsverhaltens für einige Kombinationen von Polymer und (beschichteter) Stahloberfläche, jedoch nicht ausreichend um zukünftige Stahl- und Beschichtungsentwicklung gänzlich ohne Reibwertversuche durchzuführen. Ein Grund hierfür ist, dass sich ein Rauhigkeitsunterschied in der errechneten Grenzflächenspannung kaum, in den Reibwerten aber deutlich niederschlagen kann.

KW - Vorhersage von Entformungskräften

KW - Benetzungsverhalten

KW - Kontaktwinkel

KW - Grenzflächenspannung

KW - Reibwertuntersuchung

KW - Spritzgießen

KW - Temperaturabhängigkeit

KW - Kunststoffe

KW - Prediction of demolding forces

KW - wetting behaviour

KW - contact angle

KW - interfacial tension

KW - friction tests

KW - injection molding

KW - temperature dependancy

KW - plastics

M3 - Masterarbeit

ER -