Herstellung und Verarbeitung von Blends aus thermoplastischen Polymeren und niedrigschmelzenden Gläsern

Das kontinuierliche Bestreben zur Miniaturisierung und zur gewichtsspezifischen Leistungssteigerung ist insbesondere im Bereich der Informationstechnologie ein ständiger Garant für Innovationen. Hat früher allerdings ein einzelner Kunststoff genügt, um die wachsenden Ansprüch an Werkstoff und Bauteil zu erfüllen, so sind es heutzutage meist gefüllte oder mit Glasfasern verstärkte Kunststoffe. Nur hierdurch ist es möglich, die steigenden Anforderungen an Maßhaltigkeit und Temperaturbeständigkeit einzuhalten. Als nachteilig erweist sich jedoch, dass im Kunststoff enthaltene Glasfasern an der Bauteiloberfläche herausbrechen und ein Bauteilversagen verursachen können. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich in diesem Zusammenhang mit der Entwicklung und Herstellung alternativer Werkstoffkonzepte. So werden die bisher eingesetzten Kurzglasfasern durch Glaspartikel substituiert, die einen Schmelzetemperaturbereich ab 260 °C aufweisen. Hierdurch liegt das Glas als verarbeitungsfähige Schmelze in einem Temperaturbereich vor, der sich mit dem der klassischen Hochtemperatur-Thermoplasten überschneidet. Aus diesem Grund ist es möglich, Polymer und Glas schmelzeförmig als Polymer/Glas-Blend zu verarbeiten, das Fließverhalten signifikant zu verbessern und bei gleichen Füllgehalten geringere Bauteildimensionen zu realisieren. Ein Grund dafür sind die in der Kunststoffschmelze zu Ellipsoiden und Fäden deformierbaren Glaspartikel. Anhand eines Relais-Prototypen wird neben dem Verarbeitungsverhalten der Einsatz und das Anwendungsspektrum dieser Polymer/Glas-Blends beleuchtet. Dabei kann gezeigt werden, dass Bauteile bei gleicher Wanddicke durch Verwendung von Polymer/Glas-Blends – mit einem wesentlich höheren Glasanteil als bei faserverstärkten Kunststoffen – reproduzierbar hergestellt werden können. Darüber hinaus kommt es bei einem werkstofflichen Recycling nicht zu dem üblichen Abbau der Faserlänge. Vielmehr werden die fadenähnlichen Glaspartikel erst wärehd der Verarbeitung immer wieder neu erzeugt.