TY - BOOK

T1 - Untersuchung der Haftfestigkeit von Kunststoffmaterialpaarungen im Mehrkomponentenspritzguss

AU - Kisslinger, Thomas

N1 - nicht gesperrt

PY - 2013

Y1 - 2013

N2 - Im Zuge dieser Arbeit wurde die Thematik der Haftfestigkeit im Mehrkomponentenspritzguss aufgegriffen, da nach wie vor Uneinigkeiten über die maßgebenden Vorgänge der Haftungsentstehung bestehen. Dadurch entstand die Motivation, die signifikanten Einflussparameter (Prozessparameter) auf die Haftfestigkeit sowie die treibenden Kräfte hinter der Haftungsentstehung zu ermitteln. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung verschiedener Zweikomponenten Prüfkörpertypen entwickelt. Die Geometrie der Prüfkörper wurde dahingegen konstruiert, dass unter der Verwendung einer Standard Zugprüfmaschine unterschiedliche Spannungszustände in der Kontaktfläche induziert werden können. Durch die Durchführung faktorieller Versuchspläne und die Verwendung einer mathematischen Software konnte die Massetemperatur der zweiten Komponente als signifikantester Einflussparameter auf die Haftfestigkeit identifiziert werden. Eine detailliertere Betrachtung dieses Einflussparameters führte zu der Erkenntnis, dass eine sukzessive Erhöhung der Massetemperatur der zweiten Komponente einen kontinuierlichen Anstieg der Verbundfestigkeit zur Folge hat, wenn die erste Komponente aus einem amorphen Thermoplast besteht. Wird dagegen die erste Komponente aus einem teilkristallinen Thermoplasten gefertigt, so weist der Verbundfestigkeitsverlauf einen sprunghaften Anstieg auf. Ein bekanntes Problem bei der Herstellung von Mehrkomponentenbauteilen ist die Verwendung von Farbmasterbatches. Diese Masterbatches können die Haftfestigkeit der Bauteile soweit verringern, dass diese für ihre angedachten Anwendungen nicht mehr eingesetzt werden können. Im Zuge dieser Arbeit wurden die Hintergründe dieses Phänomens betrachtet, sowie eine Umkehrung dieses Effektes erreicht. Um die treibenden Kräfte hinter der Haftungsentstehung ermitteln zu können, wurden Raman-spektroskopische Untersuchungen an der Kontaktfläche der Fügepartner durchgeführt. Anhand dieser Ergebnisse konnten vorhandene Mischspektren im Bereich der Kontaktfläche identifiziert werden. Diese Mischspektren sind ein eindeutiger Beweis für Interdiffusionsvorgänge der beiden Materialien über die Kontaktfläche hinaus. Des Weiteren konnte ein direkter Zusammenhang zwischen der Massetemperatur der zweiten Komponente, der Größe der Verbundhaftung und der Länge der Diffusionszone ermittelt werden. Alle Erkenntnisse dieser Arbeit weisen die Diffusion als den maßgebenden Vorgang der Haftungsentstehung im Mehrkomponentenspritzguss aus.

AB - Im Zuge dieser Arbeit wurde die Thematik der Haftfestigkeit im Mehrkomponentenspritzguss aufgegriffen, da nach wie vor Uneinigkeiten über die maßgebenden Vorgänge der Haftungsentstehung bestehen. Dadurch entstand die Motivation, die signifikanten Einflussparameter (Prozessparameter) auf die Haftfestigkeit sowie die treibenden Kräfte hinter der Haftungsentstehung zu ermitteln. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung verschiedener Zweikomponenten Prüfkörpertypen entwickelt. Die Geometrie der Prüfkörper wurde dahingegen konstruiert, dass unter der Verwendung einer Standard Zugprüfmaschine unterschiedliche Spannungszustände in der Kontaktfläche induziert werden können. Durch die Durchführung faktorieller Versuchspläne und die Verwendung einer mathematischen Software konnte die Massetemperatur der zweiten Komponente als signifikantester Einflussparameter auf die Haftfestigkeit identifiziert werden. Eine detailliertere Betrachtung dieses Einflussparameters führte zu der Erkenntnis, dass eine sukzessive Erhöhung der Massetemperatur der zweiten Komponente einen kontinuierlichen Anstieg der Verbundfestigkeit zur Folge hat, wenn die erste Komponente aus einem amorphen Thermoplast besteht. Wird dagegen die erste Komponente aus einem teilkristallinen Thermoplasten gefertigt, so weist der Verbundfestigkeitsverlauf einen sprunghaften Anstieg auf. Ein bekanntes Problem bei der Herstellung von Mehrkomponentenbauteilen ist die Verwendung von Farbmasterbatches. Diese Masterbatches können die Haftfestigkeit der Bauteile soweit verringern, dass diese für ihre angedachten Anwendungen nicht mehr eingesetzt werden können. Im Zuge dieser Arbeit wurden die Hintergründe dieses Phänomens betrachtet, sowie eine Umkehrung dieses Effektes erreicht. Um die treibenden Kräfte hinter der Haftungsentstehung ermitteln zu können, wurden Raman-spektroskopische Untersuchungen an der Kontaktfläche der Fügepartner durchgeführt. Anhand dieser Ergebnisse konnten vorhandene Mischspektren im Bereich der Kontaktfläche identifiziert werden. Diese Mischspektren sind ein eindeutiger Beweis für Interdiffusionsvorgänge der beiden Materialien über die Kontaktfläche hinaus. Des Weiteren konnte ein direkter Zusammenhang zwischen der Massetemperatur der zweiten Komponente, der Größe der Verbundhaftung und der Länge der Diffusionszone ermittelt werden. Alle Erkenntnisse dieser Arbeit weisen die Diffusion als den maßgebenden Vorgang der Haftungsentstehung im Mehrkomponentenspritzguss aus.

KW - Mehrkomponentenspritzguss

KW - Verbundhaftung Haftungsmechanismen

KW - Diffusion

KW - multi-component injection moulding

KW - bond strength

KW - diffusion

M3 - Dissertation

ER -