Einfluss des Verarbeitungsprozesses auf physikalische Eigenschaften von Nanocomposites

Stefan Meister

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

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.
Titel in ÜbersetzungInfluence of Processing Technique on Physical Properties of Polymer Nanocomposites
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Witschnigg, Andreas, Mitbetreuer (intern)
  • Holzer, Clemens, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung17 Dez. 2010
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2010

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 07-09-2015

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