Abstract
Polyoxymethylen (POM) ist ein technischer Thermoplast mit hohen Kristallinitätsgraden und hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Er wird in einem weiten Feld von Industriebereichen verwendet, in denen gute mechanische Eigenschaften erforderlich sind. Bei polymeren Werkstoffen werden die mechanischen Eigenschaften unter anderem durch die Morphologie des Materials bestimmt. Diese kann durch verschiedene Faktoren, wie zum Beispiel Additive und insbesondere durch die Verarbeitung beeinflusst werden. Um eine Korrelation zwischen Prozesseinstellungen, Morphologie und bruchmechanischen Eigenschaften von POM zu finden, wurden in dieser Arbeit spritzgegossene Plättchen analysiert. Die Herstellung der Plättchen erfolgte anhand eines Versuchsplanes, bei dem die Werkzeugtemperatur, die Einspritzgeschwindigkeit und der Nachdruck variiert wurden. Zur Analyse des morphologischen Zustands in den Proben wurden die Kleinwinkel Röntgenstreuung (SAXS) und die Weitwinkel Röntgenbeugung (WAXD) sowie die Polarisationslichtmikroskopie (PLM) verwendet. Die bruchmechanische Analyse umfasste sowohl monotone Bruchzähigkeitsversuche als auch zyklische Ermüdungsversuche. Für diese Tests wurden so genannte Mikro Single-Edge Notched Tension (µ-SENT) Prüfkörper verwendet, die direkt aus den spritzgegossenen Plättchen hergestellt wurden. Zusätzlich zu allen Versuchen wurden auch Füllsimulationen in MoldFlow durchgeführt. MoldFlow ermöglicht die Modellierung der Kristallisation in Polymeren während des Spritzgießens. Um diese Ergebnisse zu bewerten, wurden sie mit den Ergebnissen aus den Röntgenmessungen und der PLM verglichen. Proben, die mit einer höheren Werkzeugtemperatur hergestellt wurden, zeigten eine Zunahme der Kristallinität und der Lamellendicke, wobei eine Abnahme der Bruchzähigkeit auftrat. Das Ermüdungsverhalten schien von der Werkzeugtemperatur nicht wesentlich beeinflusst zu werden. Höhere Einspritzgeschwindigkeiten führten zu einem höheren Orientierungsgrad in den Proben. Diese Proben zeigten eine Verbesserung der monotonen bruchmechanischen Eigenschaften als auch der Ermüdungseigenschaften im untersuchten Bereich. Der Nachdruck zeigte keinen signifikanten Einfluss auf die Morphologie und die bruchmechanischen Eigenschaften. Es ist anzunehmen, dass die Nachdruckwirksamkeit in den sehr dünnen Plättchen vor allem im angussfernen Bereich sehr gering war. Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass die Orientierung der Lamellen und Kristalle für ein verbessertes bruchmechanisches Verhalten des in dieser Arbeit verwendeten Materials beitragen. Mit PLM gestaltete es sich schwierig, den Übergang zwischen den verschiedenen Schichten in den spritzgegossenen Proben genau zu bestimmen. Daher wird eine weitere Untersuchung mittels Ätzen in Kombination mit Rasterelektronenmikroskopie empfohlen. Die Simulationen lieferten Auskunft über die unterschiedlichen Kristallgrößen der verschiedenen Prozessbedingungen. Jedoch waren die einzelnen Sphärolithe zu klein, um sie durch PLM quantifizieren zu können und daher konnten sie nicht mit den Ergebnissen aus der Simulation verglichen werden. Weiters gaben die Simulationen Auskunft über die Orientierungen der Kristalle. Die erhaltenen Werte konnten nicht direkt mit den Werten aus den Röntgenmessungen verglichen werden, da die Bezugsachse unterschiedlich war sowie die Röntgenmessungen nur eine einzelne Kristallebene betrachteten.
Titel in Übersetzung | Morphologie und bruchmechanisches Verhalten von Polyoxymethylen-Plättchen hergestellt durch Spritzgießen unter industrienahen Verarbeitungsbedingungen |
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Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dipl.-Ing. |
Gradverleihende Hochschule |
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Betreuer/-in / Berater/-in |
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Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2020 |
Bibliographische Notiz
gesperrt bis nullSchlagwörter
- Polyoxymethylen
- SAXS und WAXD
- Bruchmechanik
- Spritzgießen