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28.01.2008

Verfestigung unter Druck

Schematischer Prozessverlauf der Verfestigung eines amorphen Thermoplasten unter Druck (© Kunststoffe)

Schematischer Prozessverlauf der Verfestigung eines amorphen Thermoplasten unter Druck (© Kunststoffe)

Beim Spritzgießen durchlaufen Thermoplaste verschiedene Aggregatzustände. Nach der Formgebung wird das Material abgekühlt und geht dabei aus dem schmelzeförmigen über den gummielastischen in den festen Zustand über. Diese Vorgänge werden von lokalen und zeitlichen Temperatur- und Druckunterschieden begleitet, die zu inhomogenen anisotropen Schwindungen und Eigenspannungen führen können.

Am Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT) in Erlangen wurde jetzt ein neuartiges Verfahren entwickelt, bei dem der Kunststoff ausschließlich durch Druck bei konstanter Temperatur verfestigt wird. Der Übergang vom schmelzeflüssigen oder gummielastischen Zustand in den festen Zustand (Glasübergang) wird dabei im ganzen Bauteil gleichmäßig und gleichzeitig überschritten. Daher erfüllen die Bauteile höchste Anforderungen bei der Maßhaltigkeit und den optischen Eigenschaften.

Die Temperatur der Werkzeugkavität liegt zunächst oberhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffs. Die Kavität wird ohne Einwirkung des Nachdrucks gefüllt, sodass die Schmelze nirgendwo erstarrt. Daher können die Orientierungen, die durch das Einbringen der Schmelze in die Kavität auftreten, vollständig relaxieren. Dann wird auf die Schmelze ein hoher Druck aufgebracht, so dass sich die Masse durch Unterschreiten der Einfrierlinie (Glasübergang) verfestigt. Das Formteil wird unter gleichbleibendem Druck abgekühlt und anschließend auf Umgebungsdruck entspannt. Diese Vorgehensweise schließt ein synchrones Vorliegen von schmelzeflüssigem und erstarrtem Zustand von vorneherein aus.

Gute Voraussetzungen für die Druckverfestigung zeigen PC, Cycloolefinpolymere (COP) und mikrokristallines PA, da bei diesen Thermoplasten der Glasübergang relativ stark vom Druck abhängt. PMMA ist aufgrund der geringeren Druckabhängigkeit des Glasübergangs für diesen Prozess weniger geeignet.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Kunststofftechnik
Am Weichselgarten 9
DE 91058 Erlangen
+49 9131 85-29700
+49 9131 85-29709
www.lkt.uni-erlangen.de

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