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Vibrationsschweißen von strahlenvernetztem Polyamid 66

Die Strahlenvernetzung stellt eine potentielle Möglichkeit dar, das Eigenschaftsspektrum von technischen Thermoplasten signifikant zu erweitern. Hierdurch können sowohl thermische Eigenschaften als auch mechanische und chemische Eigenschaften beeinflusst werden. Ist die Herstellung von Kunststoffbauteilen nicht in einem einzelnen Fertigungsschritt möglich, wird der Einsatz von Fügetechnologien erforderlich. Das Vibrationsschweißen bringt hier die Vorteile einer stoffschlüssigen und mediendichten Verbindung mit sich, die ohne den Einsatz von Zusatzwerkstoffen eine hohe Lastübertragung ermöglicht. Das Vibrationsschweißen von Thermoplasten nach einer Strahlenvernetzung wird zum derzeitigen Stand der Technik in der industriellen Anwendung noch nicht durchgeführt. Ursache hierfür ist das Fehlen eines umfassenden Prozessverständnisses zum Vibrationsschweißen von strahlenvernetzten Thermoplasten. In der vorliegenden Arbeit wurde dieses Prozessverständnis systematisch erarbeitet.

Strahlenvernetzte Thermoplaste sind oberhalb der Kristallitschmelztemperatur nicht fließfähig. Dadurch entfällt beim Schweißen der übliche Schmelzefluss, was zu einem grundlegend anderen Prozessverlauf sowie zu einem anderen inneren strukturellen Aufbau der Schweißnaht führt. In den Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass vor allem die Konformation der Molekülketten in der Schweißnaht einen entscheidenden Einfluss auf die Schweißnahtfestigkeit besitzt. Umso mehr Molekülketten in der Schweißnaht in trans-Konformation kristallisiert sind, umso höher ist die Schweißnahtfestigkeit. Bei geeigneter Wahl der Prozessparameter konnten Schweißnahtfestigkeiten im Bereich der Grundmaterialfestigkeit erreicht werden.

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 Markus Menacher

Markus Menacher
Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT)
Universität Erlangen-Nürnberg

Informationen

Freie Schlagwörter: Schweißen, Vibrationsschweißen, Kunststoff, Polyamid 66, Strahlenvernetzung, Schweißnahttemperatur, Schweißnahtfestigkeit, Kristallisation, Konformation, FTIR-Spektroskopie, Simulation
Institut / Lehrstuhl: Technische Fakultät der Universität Erlangen-Nürnberg
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Dietmar Drummer (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. Michael Gehde, Prof. em. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gottfried W. Ehrenstein
Erscheinungsjahr: 2015
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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