Thermoplastische Elastomere als neuartige Additive für die Kunststoffverarbeitung

In der vorliegenden Arbeit wird die Eignung thermoplastischer Elastomere als Kunststoffverarbeitungshilfsmittel1 zur Verschiebung von Schmelzflussinstabilitäten in Richtung höherer Verarbeitungsgeschwindigkeit untersucht. Ziel ist es, Oberflächendefekte wie den Haifischhaut-Effekt2 zu verzögern, so dass höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten und damit eine höhere Produktivität erreicht werden können. Verglichen werden die untersuchten Materialien dabei mit handelsüblichen Fluorpolymeren, die als Gleitmittel in der Kunststoffverarbeitung etabliert sind, deren Umweltverträglichkeit sich allerdings in Diskussion befindet. Verschiedene Kunststoffverarbeitungsmethoden wie Spritzgießen sowie Strang- und Blasfolienextrusion kommen zum Einsatz. Basismaterial ist ein PE-LLD mit niedrigem Schmelzflussindex. Als Additive kommen verschiedene thermoplastische Elastomere sowohl auf Silicon- als auch auf Urethanbasis zum Einsatz. Es wird ein theoretisches Berechnungsmodell, basierend auf der Bestimmung der freien Oberflächenenergie der am Verarbeitungsprozess beteiligten Werkstoffe (zu verarbeitender Basiswerkstoff, Verarbeitungshilfsmittel und Düsenwerkstoff) zur Voraussage der Eignung eines Werkstoffes als wirkungsvolles Additiv vorgestellt. Dabei wird ein Kennwert definiert, der die Affinität der Materialien zueinander beschreibt. Die Veränderung des rheologischen Verhaltens der Kunststoffschmelze durch die Additive wird anhand rheometrischer Verfahren (Oszillations- und Kapillarrheometrie) untersucht und eine Klassifizierung der untersuchten Materialien in elastische Gleitmittel und viskose Haftmittel vorgenommen. Dabei wird neben der Viskosität auch die relative Elastizität (definiert als Kehrwert des Verlustfaktors G0=G00) der Materialien betrachtet. Zudem kommt die Methode nach Mooney zur Bestimmung des Gleitanteils beim Durchströmen einer Kunststoffschmelze durch eine Düse zum Einsatz. Im Weiteren wird der Einfluss der Additive auf weitere wichtige physikalische Eigenschaften wie Oberflächenenergie, UV-Strahlenbeständigkeit sowie mechanische und optische Eigenschaften der hergestellten Kunststoffteile untersucht.