Spritzgiessen von langfaserverstärktem Polyamid 6.6 unter besonderer Berücksichtigung der Faserlängenreduktion während des Formgebungsprozesses:
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Düsseldorf
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| adam_text | Titel: Spritzgießen von langfaserverstärktem Polyamid 6.6 unter besonderer Berücksichtigung der Faserlä
Autor: Schmid, Bernd
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Bernd Schmid, Ostrach Spritzgießen von langfaserverstärktem Polyamid 6.6 unter besonderer Berücksichtigung der Faserlängenreduktion während des Formgebungsprozesses Reihe 2 : Fertigungstechnik Nr. 410
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung und Zielsetzung .............................. 1 1.1. Verstärkte Thermoplaste.............................. 1 1.1.1. Kurzfaserverstärkte Thermoplaste............... 3 1.1.2. Langfaserverstärkte Thermoplaste .............. 6 1.2 Grundlegende Aspekte zum Spritzgießen von faserverstärkten Thermoplasten............................... 8 1.3. Ursachen der Faserlängenreduktion in faserverstärkten Thermoplasten beim Spritzgießen und mögliche Auswirkungen auf die Fertigteileigenschaften......................... 11 2 Aufgabenstellung, Ziel der Arbeit......................... 19 3 Rheologische Charakterisierung des langglasfaserverstärkten Polyamids 6.6 ......................................... 20 3.1 Aufgaben der Rheologie/Rheometrie.................. 20 3.2 Rheologische Eigenschaften faserverstärkter Thermoplaste .... 20 3.3 Rheometrische Untersuchungen an langglasfaserverstärktem Polyamid 6.6.................................. 25 3.3.1 Versuchskonzept......................... 25 3.4 Ergebnisse der kapillarrheometrischen Untersuchungen ...... 29 3.4.1 Einfluß des Düseneinlaufwinkels............... 29 3.4.2 Der Einfluß unterschiedlicher Kapillarendurchmesser .. 34 3.5 Faserlängen- und Faserorientierungsbestimmung .......... 42 3.5.1 Präparationsmethode zur Faserlängenbestimmung und verwendete bildanalytische Meß- und Auswertetechnik . 42 3.5.2 Mittlere Faserlängen und Faserlängenverteilungen in Strangextrudaten ........................ 48 3.5.3 Faserorientierung und Strangaufweitung .......... 51 3.6 Bewertung der rheometrischen Daten und deren potentiellen Anwendungsfelder ........................... 56 V
4 Einflußparameter auf die Faserlängenreduktion bei der Spritzgießverarbeitung von langglasfaserverstärktem Polyamid 6.6 59 4.1 Untersuchungskonzept........................... 59 4.1.1 Versuchsdurchführung..................... 59 4.2 Auswirkungen der Betriebs- und Geometrieparameter der Spritzgießmaschine auf die Faserlängenverkürzung........... 60 4.2.1 Einfluß der Schneckengeometrie............... 60 4.2.2 Rückströmsperrenkonzepte .................. 65 4.2.3 Variation der Angußdimensionen .............. 68 4.2.4 Einfluß der Schneckenumfangsgeschwindigkeit...... 68 4.2.5 Staudruckeinfluß......................... 70 4.2.6 Einspritzgeschwindigkeit (Fließfrontgeschwindigkeit) . . 71 4.2.7 Einfluß von Schneckenstillstandszeiten ........... 77 4.2.8 Einfluß der Plastifizierzylindertemperierung........ 78 4.3 Verarbeitungsempfehlungen ....................... 79 5 Ermittlung und Beurteilung mechanischer und physikalischer Eigenschaften von langglasfaserverstärktem Polyamid 6.6............... 81 5.1 Auswirkungen von Betriebs- und Verarbeitungsparametern auf die mechanischen Eigenschaften von faserverstärkten Thermoplasten im Spritzgießprozeß ....................... 81 5.2 Biegefestigkeit und Biege-E-Modul................... 82 5.2.1 Prüfbedingungen......................... 82 5.2.2 Auswirkungen von Faserlängenverteilung und Faserorientierung auf Biegefestigkeit und Biege-E-Modul...... 83 5.3 Instrumentierter Durchstoßversuch................... 92 5.4 Bewertung der Ergebnisse ........................ 95 6 Berechnung des Elastizitätsmoduls von gespritzten, langfaserverstärkten Bauteilen unter Berücksichtigung der Faserlängenverteilung und des Faserorientierungszustands .......................... 96 6.1 Überblick über bestehende Modellansätze............... 96 6.2 Ausgewählte Ansätze zur Berechnung des Elastizitätsmoduls ... 99 6.2.1 Ansatz zur Berechnung des E-Moduls in Laminaten ... 99
6.2.2 Ansatz nach Cox ....................... 100 6.2.3 Ansatz nach Flalpin-Tsai .................. 108 6.3 Grundlagen für die eigenen Berechnungen ............. 111 VI
6.4 Ergebnisse eigener Berechnungen................... 115 6.4.1 Berechnung ohne Berücksichtigung der Faserorientierung ............................... 115 6.4.2 Berechnungen von Biege-E-Modul-Werte unter Berücksichtigung von Faserlängenverteilung und Faserorientierungsverteilung sowie Vergleich der Rechenwerte mit den experimentell bestimmten Werten.......... 120 6.4.3 Beurteilung der Ergebnisse ................. 123 7 Zusammenfassung ................................. 125 Literaturverzeichnis.................................. 128 VII
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