Stoffübertragung beim Spritzgießen

• Main Author: Härtig, Thomas
• Other Authors: TU Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Chemnitz 2013
• Subjects: Spritzgießen; Mehrkomponentenspritzgießen; Stoffübertragung; In-Mold Printing; In-Mold Oberflächenmodifizierung; Grenzfläche; Grenzschicht; Verbundfestigkeit; Verbundhaftung; Adhäsionsmechanismen; Haftung; Zweikomponentenspritzgießen; Dekoration; Kunststoffoberflächen; Oberflächenmodifizierung; Oberflächenfunktionalisierung; two component injection molding; multi component injection molding; In-Mold Surface Modification; material transfer; interface; boundary layer; adhesion phenomena; bond strength; surface functionalization; polymer surface; decoration; ddc:620; Thermoplast; Kunststoff-Metall-Verbund; Kunststoff-Metall-Klebeverbindung; Kunststoffverpackung; Polymerschmelze; Kunststoffschweißen; Kunststofftechnik; Kunststoffverarbeitung; Kunststoffindustrie; Kunststoffformteil; Kunststoffherstellung; Kunststoffkleben; Kunststoff; Kunststoffbauteil; Formstoff <Kunststoff>; Grenzflächenphysik; Grenzflächenreaktion; Korngrenze; Spritzgussform; Verbundverhalten; Verbund; Adhäsion; Diffusionsmodell; Diffusion; Chemische Reaktion; Reaktionsdynamik; Modifizierung; Modifikator; Drucken; Oberflächenstruktur; Oberflächenveredelung; Oberfläche <Motiv>; Lotus-Effekt; Technische Oberfläche; Oberflächenprüfung; Festkörperoberfläche; Flüssigkeitsoberfläche; Polymere; Spritzgießwerkzeug; Farbe <Motiv>
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-108290; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-108290; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/10829/Dissertation_Thomas_Haertig.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/10829/signatur.txt.asc

Das Fügen mehrerer Komponenten während des Spritzgießprozesses wird bei vielen Spritzgießsonderverfahren angewandt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Verbundbildung zwischen einem kalten Einlegeteil und der einströmenden Kunststoffschmelze beim Spritzgießen, im Folgenden Stoffübertragung genannt. Ein Großteil der Untersuchungen findet an Zweikomponenten-Zugstäben statt, wobei erste und zweite Komponente aus dem gleichen Thermoplast gefertigt werden. Mögliche Einflussfaktoren auf die Verbundfestigkeit werden zunächst im Theorieteil vorgestellt und diskutiert. Eine Auswahl relevanter Prozess- und Materialparameter wird dann in praktischen Versuchen detailliert analysiert. Es wird nach korrelierenden Tendenzen sowohl zwischen unterschiedlichen Verfahren als auch zwischen verschiedenen Kunststoffen gesucht. Mittels statistischer Versuchsplanung werden die Spritzgießparameterkombinationen nach Größe des Einflusses auf die Verbundfestigkeit sortiert. Dies trägt zum Verständnis der bei der Stoffübertragung ablaufenden Grundmechanismen bei. Weiterhin werden die Einflüsse der Prozessparameter auf das neue Verfahren der In-Mold Oberflächenmodifizierung, bei dem ein funktionaler Modifikator während des Spritzgießprozesses übertragen wird, mit den Ergebnissen der Zweikomponenten-Verbundfestigkeit verglichen. Abschließend wird auf die Besonderheiten bei der selektiven Stoffübertragung eingegangen und das neue Verfahren des In-Mold Printing vorgestellt. === The joining of two components by the process of injection molding is state of the art, although adhesion phenomena are not fully understood yet. The formation of bonds between a cold material, which was inserted or applied onto the surface of the cavity before injection molding, and an injected polymer melt is studied in this work. Providing sufficient bond strength, the material is transferred from the surface of the mold to the injection molded part. Possibly influencing factors on the bond strength are first identified, theoretically discussed, later in experiments varied and finally analyzed. Thereby correlating tendencies between different polymers and different in-mold technologies are observed. The relevant material and processing parameters are put in order by their influence on the bond strength using design of experiments. This helps to understand the mechanisms of the formation of bonds. The majority of the experiments is concerned with two component injection molding by measuring the bond strength of two component tensile bars, produced under varying processing conditions. In each case, first and second components are made of the same thermoplastic polymer. The thermal energy of the melt can be used also to initiate chemical reactions. This permits bonding of a thin layer of a functional polymer, which is applied onto the surface of the mold before injecting the melt, to the surface of the molded part. In this way, process-integrated surface modification during injection molding becomes possible. In a further attempt, patterns of paint are printed onto the surface of the mold by pad printing. During injection molding the paint is transferred completely to the surface of the polymeric part. Using this new technology of In-Mold Printing, fully finished surface decorated parts can be produced by injection molding.