Benetzungsverhalten von Polymerschmelzen

Adhäsion und Reibung zwischen Polymer und Werkzeugoberfläche spielen eine große Rolle in der Kunststoffverarbeitung. Beim Spritzgießen versucht man z.B. die Entformungskräfte über die Modifikation der physikalischen oder chemischen Eigenschaften bzw. der Rauigkeit der Werkzeugoberflächen zu reduzieren.

Ziel ist es, über das Benetzungsverhalten von Reibpartnern (Kunststoff, Werkzeug) auf das Reibungsverhalten bei tatsächlichen Prozesstemperaturen zu schließen.

Der Bereich Benetzungsverhalten von Polymerschmelzen am Lehrstuhl für Spritzgießen von Kunststoffen und dem PCCL beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit folgenden Themen:

  • Auswertung des Benetzungsverhaltens von heißen Polymerschmelzen an verschieden modifizierten, temperierten Festkörperoberflächen (Stähle, PVD-Beschichtungen)
  • Ermittlung der temperaturabhängigen Oberflächenenergie(anteile) von Festkörpern mit verschiedenen Testflüssigkeiten
  • Ermittlung der Oberflächenspannung(santeile) von schmelzflüssigen Kunstststoffen
  • Bestimmung von Adhäsionsarbeit und Grenzflächenspannung bei Prozesstemperaturen
  • Korrelation der Parameter zu Oberflächentopographie bzw. zum Reibungsverhalten beim Spritzgießen

Für die experimentellen Untersuchungen stehen ein Kontaktwinkelmessgerät für Polymerschmelzen mit

  • einer Hochtemperaturkammer (bis zu 400°C),
  • einem Hochtemperatur-Dosiersystem (bis zu 400°C),
  • einem elektronischen Einfachdosiersystem für Standardflüssigkeiten und
  • entsprechender Auswertesoftware für Kontaktwinkelanalyse, Oberflächenenergie bzw. –spannung und Grenzflächenspannung

sowie ein Spritzgießgießwerkzeug mit integriertem Reibversuchstest mit

  • Bauteilfertigung durch konventionellen Spritzgießprozess und Reibwertmessung während der Bauteilentformung
  • bei einstellbarem Kontaktdruck,  einstellbarer Relativgeschwindigkeit, einstellbarer Werkzeugtemperatur und Entformungsschräge 0°
  • zur Bestimmung von Haftreibwert und Gleitreibwert an Thermoplast-Formeinsatz-Paaren zur Verfügung.

Für die Analysen von Topographie und Oberflächenchemie wird auf Geräte am Forschungsstandort Leoben zurückgegriffen.

Projekte

Oberflächenenergie einer NbN-Schicht in Abhängigkeit der Probentemperatur
Oberflächenenergie einer NbN-Schicht in Abhängigkeit der Probentemperatur

Reduction of Friction between metal/coating and polymer surfaces

PCCL Projekt: Reduction of Friction between metal/coating and polymer surfaces

Charakterisierung des Benetzungsverhaltens von Polymerschmelzen an Werkstoffoberflächen und Korrelation zur Oberflächentopographie bzw. zum Reibungsverhalten beim Spritzgießen von Kunststoffen.

Förderprogramm: Comet K1

Laufzeit: 01/2010 – 12/2013

Projektpartner:

  • Oerlikon Balzers AG
  • Böhler Edelstahl GmbH & Co KG