Spritzgegossene Integralschaumstrukturen mit ausgeprägter Dichtereduktion

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Norbert Müller

Kurzfassung

Es wurde ein Spritzgießverfahren zur Herstellung von Integralschaumstrukturen mit ausgeprägter Dichtereduktion untersucht. Betrachtet wurde sowohl die Prozesscharakteristik als auch das Leistungsvermögen von Integralschaumstrukturen aus unverstärktem, sowie mineralisch gefülltem und glasfaserverstärktem Polypropylen. Die Begasung der Schmelze erfolgte mit chemischem Treibmittel und auf physikalischem Wege mit Stickstoff.
Das Verfahren erwies sich, gemessen an den mechanischen Kennwerten der Erzeugnisse, als ähnlich wiederholgenau wie die konventionelle Spritzgießtechnologie. Bezüglich der Biegesteifigkeit und -festigkeit war bei Erzeugnisdicken bis 5 mm eine effektive Gewichtseinsparung um bis zu 25 % möglich. Es wurde dabei im Kernbereich prozesssicher eine Dichtereduktion um bis zu 75 % realisiert.
Eine dem Verfahren gerechte Modellbildung zu den geschäumten Erzeugnissen erlaubt die Vorhersage von Steifigkeits- und Festigkeitskennwerten. Eine zentrale Stellung nimmt dabei die sich einstellende Deckschichtdicke ein, die mit zunehmender Dichtereduktion im Kern abnimmt, mit wachsender Gesamtdicke zunimmt und nur in geringem Umfang durch die Prozessführung beeinflussbar ist.

Abstract

An injection moulding process for the manufacturing of integral foam structures with pronounced density reduction was investigated. The process characteristics as well as the performance of the obtained integral foam structures were evaluated, where a non-reinforced, a mineral filled, and a short glass-fibre reinforced polypropylene was used for the experiments. A chemical foaming agent as well as physical gas loading of the melt with nitrogen was employed.
The processing approach proved to be feasible similar as the conventional injection moulding, where the mechanical properties were regarded as a measure. An effective weight saving up to 25 % was possible, referring to the bending stiffness and strength, when the specimen thickness was 5 mm or less. This was achieved with a density reduction of up to 75 % in the core section. Up to that level of density reduction, the robustness of the processing was secure.
A modelling of the foamed structures meeting the specifics of the process enables the prediction of stiffness and strength properties. Of predominant concern is the characteristic surface layer thickness that decreases with increasing density reduction and increases with growing overall thickness, but can only be slightly changed by adjustments of the process settings.

142 Seiten
ISBN 3-931864-25-1

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Lydia Lanzl, M.Sc.