TY - THES

T1 - Charakterisierung des Einflusses von variierenden Prozessparametern beim Presssintern auf die Eigenschaften von ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMWPE)

AU - Haselwanter, Dominik

N1 - gesperrt bis 17-11-2013

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Untersuchung des Einflusses der Parameter Druck, Temperatur und Zeit beim Presssintern auf die mechanischen und morphologischen Eigenschaften von Folien aus ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMWPE) mit unterschiedlicher Molmasse. Über die Messung des Gelwertes wurde der Vernetzungsgrad der Folien analysiert. Die Kristallinität wurde mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) bestimmt. Der thermo-oxidative Abbau wurde mittels DSC und Infrarot-Spektroskopie charakterisiert. Die Untersuchung der Probenmorphologie erfolgte mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM). Über monotone Zugversuche resultierte die Bestimmung der anwendungsrelevanten mechanischen Kennwerte Bruchdehnung und Bruchspannung. Unabhängig von den Verarbeitungsparametern wurden mit steigender Molmasse der UHMWPE-Typen eine Zunahme des Gelwertes und der Bruchspannung sowie eine Abnahme der Bruchdehnung und der Kristallinität detektiert. Morphologische Untersuchungen zeigten ein verstärktes Auftreten von Oberflächenunebenheiten gepaart mit Defekten und Fehlstellen im Werkstoff mit zunehmender Molmasse der Proben. Mit steigendem Sinterdruck war ein leichter Abfall der Kristallinität beobachtbar. Es wurde jedoch kein signifikanter Einfluss des Sinterdrucks auf die mechanischen Eigenschaften der untersuchten Proben festgestellt. Durch die Erhöhung der Sintertemperatur kam es zu einem deutlichen Anstieg des Gelwertes, der Bruchdehnung und -spannung, während die Kristallinität der Proben sich nur unwesentlich änderte. Zudem zeigten rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen den Übergang von einer inhomogenen zu einer homogenen Oberflächenstruktur mit steigender Sintertemperatur. Die Sinterzeit zeigte keinen Einfluss auf Gelwert, Kristallinität, Bruchdehnung und Bruchspannung der Proben. Überdies war auch bei langen Sinterzeiten kein thermo-oxidativer Abbau der Materialien feststellbar, was ein Indiz für eine hohe thermische Stabilität der untersuchen UHMWPE-Typen ist. Untersuchungen der Morphologie zeigten, dass die Anzahl von Fehlstellen und Defekten im Werkstoff mit zunehmender Sinterzeit abnahm.

AB - Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Untersuchung des Einflusses der Parameter Druck, Temperatur und Zeit beim Presssintern auf die mechanischen und morphologischen Eigenschaften von Folien aus ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMWPE) mit unterschiedlicher Molmasse. Über die Messung des Gelwertes wurde der Vernetzungsgrad der Folien analysiert. Die Kristallinität wurde mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) bestimmt. Der thermo-oxidative Abbau wurde mittels DSC und Infrarot-Spektroskopie charakterisiert. Die Untersuchung der Probenmorphologie erfolgte mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM). Über monotone Zugversuche resultierte die Bestimmung der anwendungsrelevanten mechanischen Kennwerte Bruchdehnung und Bruchspannung. Unabhängig von den Verarbeitungsparametern wurden mit steigender Molmasse der UHMWPE-Typen eine Zunahme des Gelwertes und der Bruchspannung sowie eine Abnahme der Bruchdehnung und der Kristallinität detektiert. Morphologische Untersuchungen zeigten ein verstärktes Auftreten von Oberflächenunebenheiten gepaart mit Defekten und Fehlstellen im Werkstoff mit zunehmender Molmasse der Proben. Mit steigendem Sinterdruck war ein leichter Abfall der Kristallinität beobachtbar. Es wurde jedoch kein signifikanter Einfluss des Sinterdrucks auf die mechanischen Eigenschaften der untersuchten Proben festgestellt. Durch die Erhöhung der Sintertemperatur kam es zu einem deutlichen Anstieg des Gelwertes, der Bruchdehnung und -spannung, während die Kristallinität der Proben sich nur unwesentlich änderte. Zudem zeigten rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen den Übergang von einer inhomogenen zu einer homogenen Oberflächenstruktur mit steigender Sintertemperatur. Die Sinterzeit zeigte keinen Einfluss auf Gelwert, Kristallinität, Bruchdehnung und Bruchspannung der Proben. Überdies war auch bei langen Sinterzeiten kein thermo-oxidativer Abbau der Materialien feststellbar, was ein Indiz für eine hohe thermische Stabilität der untersuchen UHMWPE-Typen ist. Untersuchungen der Morphologie zeigten, dass die Anzahl von Fehlstellen und Defekten im Werkstoff mit zunehmender Sinterzeit abnahm.

KW - ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE)

KW - compression moulding

KW - sintering pressure

KW - sintering temperature

KW - sintering time

KW - gel content

KW - crystallinity

KW - thermo-oxidative degradation

KW - strain at break

KW - stress at break

KW - surface structure

KW - Ultra-hoch molekulares Polyethylen (UHMWPE)

KW - Presssintern

KW - Sinterdruck

KW - Sintertemperatur

KW - Sinterzeit

KW - Gelwert

KW - Kristallinität

KW - Thermo-oxidativer Abbau

KW - Bruchdehnung

KW - Bruchspannung Oberflächenstruktur

M3 - Masterarbeit

ER -