2006/2007 WELS KONKRET - FH Oberösterreich

Thermoformen teilkristalliner
Thermoplaste
Autor: Georg Grestenberger
FH-Betreuer: FH-Prof. DI Dr. mont. Gernot Zitzenbacher
Georg Grestenberger
Studiengang:
Material- und Verarbeitungstechnik
Vorbildung:
HTL für Wirtschaftsingenieurwesen
Borealis Polyolefi ne GmbH
St.-Peter-Straße 25
4021 Linz
FH-Studiengang:
Material- und Verarbeitungstechnik
Studiengangsleiter:
FH-Prof. DI Dr. Daniel Heim
Tel.: 07242/72811-3060
E-Mail: sekr.mvt@fh-wels.at
www.fh-ooe.at/mvt
Einführung
Verbesserungen im Maschinenbau und Innovationen
am Materialsektor haben in den letzten Jahren dafür gesorgt,
dass die Palette thermogeformter Teile stetig erweitert
werden konnte. Thermoformen bezeichnet das
Erwärmen und anschließende Umformen von fl achen,
thermo-plastischen Halbzeugen zu dreidimensionalen
Formteilen. Vor allem großfl ächige oder dünnwandige
Teile können mit diesem Verfahren kostengünstig
hergestellt werden. Die dafür notwendigen Halbzeuge
(Folien und Platten) werden bevorzugt aus amorphen
Thermoplasten gefertigt. Prinzipiell können auch teilkristalline
Thermoplaste thermogeformt werden, diese
sind aber wesentlich schwieriger zu handhaben. Vor allem
der im Vergleich zu amorphen Polymeren engere
Erweichungsbereich, die geringere Schmelzefestigkeit
und der stärkere Durchhang erschweren die Verarbeitung.
Aufgrund der, verglichen mit teilkristallinen Polymeren,
überwiegend schlechteren chemischen und mechanischen
Eigenschaften amorpher Polymere ist das Anwendungsspektrum
thermogeformter Produkte relativ
eingeschränkt. Werden höher beanspruchte Teile dennoch
aus amorphen Halbzeugen thermogeformt, führt
dies oftmals zu Problemen, wie z.B. zu Schäden durch
Spannungsrisskorrosion sowie zu Feuchtediffusion
bei Kühlschrankinnenverkleidungen aus Polystyrol.
Aus diesem Grund hat die Borealis Polyolefi ne GmbH
unter der Bezeichnung L306WG ein talkumgefülltes
Polyethylen-Compound entwickelt, welches die Thermoformbarkeit
amorpher und die physikalischen Eigenschaften
teilkristalliner Thermoplaste vereint.
Ziel war es das Aufheizverhalten, das Durchhängen
und die durch Erwärmung hervorgerufene Verfärbung
der Halbzeuge näher zu untersuchen.
Erzielte Ergebnisse
Die Bestimmung des Transmissionsverhaltens mittels
Infrarotspektroskopie zeigte, dass das Polystyrol
für Infrarotstrahlung deutlich durchlässiger ist als das
teilkristalline Compound. Bei Aufheizversuchen mit
Keramikstrahlern ergaben sich hingegen energetische
Vorteile für das amorphe Polystyrol. Mit ein Grund dafür
dürfte die geringere Wärmekapazität von Polystyrol
sein. Hinsichtlich einfacher Handhabbarkeit während
der Verarbeitung konnte das Polyethylen-Compound
durch einen breiten Erweichungsbereich und durch das
gut beherrschbare Durchhängverhalten überzeugen.
Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnten,
abgesehen von einem erhöhten Energiebedarf,
keine wesentlichen Nachteile in der Verarbeitbarkeit
des Polyethylen-Compounds festgestellt werden. Zur
näheren Charakterisierung der Thermoformbarkeit und
des Aufheizverhaltens bedarf es jedoch weiterführender
Untersuchungen.
Durchgeführte Arbeiten
Betreut durch Herrn DI Dr. Gernot Zitzenbacher (FH-
Wels) und Herrn DI Werner Posch (Borealis) wurden
im Rahmen dieses Praktikums am Borealis Inno-vation
Center Linz und in den Labors der Fachhochschule
Wels sowohl das für Kühlschrank-innenverkleidungen
verwendete Polystyrol, als auch das neue Polyethylen-
Compound einem umfassenden Testprogramm unterzogen.
Neben der Bestimmung von mechanischen,
thermischen und optischen Materialeigenschaften,
wurden im Hinblick auf die Thermoformbarkeit auch
eine Reihe von grundlegenden Versuchen an Folien-
Halbzeugen durchgeführt.
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