Fließverhalten treibmittelbeladener Polymerschmelzen

Obwohl das Thermoplastschaumspritzgießen seit vielen Jahren in der Kunststoff verarbeitenden Industrie als Standardverfahren zur Herstellung geschäumter Formteile etabliert ist, existieren bisher kaum Erkenntnisse zum Verarbeitungsprozess, die unabhängig von den hergestellten Formteilen gewonnen wurden. Die hier vorliegenden Untersuchungen stellen einen Ansatz dar, neue Erkenntnisse zum Thermoplastschaumspritzgießen unabhängig von den sich einstellenden Formteileigenschaften zu erlangen. Die Untersuchung des Fließverhaltens treibmittelbeladener Polymerschmelzen ermöglicht eine Charakterisierung des sich einstellenden Polymer/Treibmittelgemischs. Dafür wurde ein Rheometer entwickelt, welches Untersuchungen zum Fließverhalten bei für das Spritzgießen relevanten Schergeschwindigkeiten von 102 1/s bis 104 1/s ermöglicht, ohne dass es zu hohen Gasverlusten während der Messung kommt. Die Untersuchungen wurden mit amorphen und teilkristallinen sowie ungefüllten und gefüllten Polymeren unter Verwendung sowohl chemischer als auch physikalischer Treibmittel durchgeführt. Die Erzeugung eines Polymer/Treibmittelgemischs beruht auf einer vor dem Einspritzvorgang stattfindenden Beladungsphase, welche durch die Mechanismen Sorption und Diffusion gekennzeichnet ist. Die ausgewählten Polymere wurden hinsichtlich ihres Sorptionsverhaltens gegenüber dem physikalischen Treibmittel Kohlendioxid unter Verwendung einer Hochdrucksorptionswaage analysiert. Die Untersuchungen zeigen, dass das Fließverhalten treibmittelbeladener Polymerschmelzen nur dann durch das im Polymer gelöste Treibfluid beeinflusst wird, wenn der Partialdruck des Treibfluids den Schmelzedruck während der Einspritzphase bzw. der Formfüllphase übersteigt.