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Einfluss von Füllgrad und Geometrie weichmagnetischer Partikel auf die Verarbeitungs- und Materialeigenschaften ausgewählter Thermoplaste

Weichmagnetisch hochgefüllte Kunststoffe erlangen in industriellen Anwendungen funktioneller Komponenten und Strukturen zum Beispiel als elektromagnetische Abschirmungen oder Induktivitäten in elektrischen Maschinen zunehmend an Bedeutung. Hierbei sind neben den gezielt einstellbaren magnetischen, mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften vor allem die kosten- und zeiteffiziente Verarbeitung im Compoundier- und Spritzgießprozess und die damit verbundene geometrische Gestaltungsfreiheit sowie der geringe Nachbearbeitungs- und Montageaufwand von großem wirtschaftlichem Vorteil.

Die Verarbeitung weichmagnetisch funktionalisierter Komposite in Schmelzeprozessen ist bei Füllgraden bis zu 70 Vol.-% möglich, wobei bis zu einem Füllgrad von 50 Vol.-% auch mikrostrukturierte spritzgegossene Oberflächen eine gute Abbildungsgenauigkeit im Mikrospritzguss aufweisen. Die Fließeigenschaften der Kompositschmelzen werden - neben den Prozessparametern – im besonderen Maße von Füllgrad und Geometrie der weichmagnetischen Partikel beeinflusst. Ebenso zeigen sich Abhängigkeiten vom Füllstoff hinsichtlich der Struktureigenschaften (Molmassenverteilung, thermische Stabilität, Kristallisationsgrad und Gasübergangstemperatur) der amorphen und teilkristallinen Polymermatrizes.

Die funktionellen Eigenschaften der spritzgegossenen Bauteile ergeben sich aus den füllgradabhängigen Materialeigenschaften, die jeweils gezielt auf den Anwendungsfall abgestimmt werden können. Anhand theoretischer Modelle ist zudem die mathematische Beschreibung des füllgradabhängigen Eigenschaftsprofils möglich. Ein exemplarischer Vergleich zeigt die gute Übereinstimmung der im Spritzguss ermittelten charakteristischen Fließweglängen mit auf den ermittelten Materialdaten basierenden Fließwegsimulationen.

Anhand der erzielten Ergebnisse lassen sich die Verarbeitungs- und Materialeigenschaften der untersuchten Polymer-Partikel Komposite beschreiben und vorhersagen, wodurch eine Basis für die weitere industrielle Verbreitung und Erschließung neuer Anwendungsgebiete dieser Funktionsmaterialien geschaffen wurde.

Read this abstract in English at Kunststoffe-international.com
 Stefan Kirchberg

Stefan Kirchberg
Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik
Technische Universität Clausthal

Informationen

Freie Schlagwörter: Weichmagnetische Komposite, Polymer-Partikel Komposite, Hochgefüllte Kunststoffe, Funktionskunststoffe, Kunststoffverarbeitung, Mikro-/Spritzguss, Verarbeitungssimulation, Fließverhalten, Funktionelle Eigenschaften, Struktureigenschaften
Institut / Lehrstuhl: Technische Universität Clausthal
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Ziegmann (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. Urs A. Peuker
Erscheinungsjahr: 2009
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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