Seite 1Michael HeinrichTU Chemnitz, SLK02.09.2010

Kompetenznetzwerk für Nanosystemintegration

Projekttreffen, Chemnitz – 02.09.2010

Anwendung von Nanotechnologien für energieeffiziente Sensorsysteme

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AP 7.1.2 Anforderungen Sensorfolien

Mechanische und thermische MaterialkennwerteMaterial E1

MPa12 1Z

MPaB||

%

10-6 1/K

TS

°C

Polyamid 6 (PA6)Rußgehalt 30%

7000 0,4 95 2 70-100 220

PMMA 3200 0,4..0,43 73 3,5 80 110

Polyvinylidenfluorid PVDF 2500 0,4 40 20 130 175

Prozessparamter SpritzgussMaterial PA6 30%Ruß, PMMA, PVDF

Fertigung Temperatur thermoplastabhängigDruck bis 2000 bar

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AP 7.2.1 Hinterspritzen von PVDF-Folien

Randbedingungen

Spritzgießmaschine: Spritzgießmaschine KraussMaffei KM-C80-380CXBauteil: Plattenspritzgießwerkzeug 250x100, Stärken: 2,7/4/7mmThermoplast: PA6(30%Ruß); PMMA

Versuchsbedingungen

Temperaturen: Werkzeug Düsenseite 40-80 °CWerkzeug Auswerferseite 40-80 °CSchmelzetemperatur PA6/PMMA 250-270 °C

Druck: 600-700 bar

Fertige PA6-Platte 250x100mm²

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Versuchsdurchführung PMMA

Vorbehandlung der PVDF-Folien durch Corona-Verfahren, um Oberflächenspannung zu erhöhen

PVDF-Folie (IPF): Probenstreifen 40 mm x 25 mm, Dicke 50 µm

Fixieren der Proben einseitig (Auswerferseite) mit Tesafilm nach Spritzvorgang Folie bleibt am Werkzeug Probe hat keine Haftung am Werkstück

AP 7.2.1 Hinterspritzen von PVDF-Folien

Fertige PMMA-Platte 250x100mm²

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Versuchsdurchführung PA6 30%Ruß

Vorbehandlung der PVDF-Folien durch Corona-Verfahren, um Oberflächenspannung zu erhöhen

PVDF-Folie (IPF): Probenstreifen 40 mm x 25 mm, Dicke 50 µm

Fixieren der Proben einseitig (Auswerferseite) mit Tesafilm nach Spritzvorgang Folie geschmolzen und verschmiert am Werkstück Probe hat dennoch gute Haftung am Werkstück

Probe in Wz

AP 7.2.1 Hinterspritzen von PVDF-Folien

TESA-Film PVDF-Folie geschmolzen

PA6-Bauteil + PVDF-Probe

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Ergebnisse

Untersuchungen zum Hinterspritzen von PVDF-Folie mit Polyamid 6 mit 30%Ruß und PMMA

Eingestellte Schmelzetemperatur PMMA und PA6: 250 °C Spritzdruck: ca. 650 bar

-> keine Haftung zwischen PMMA und PVDF erreicht, keine Fortsetzung von Versuchen geplant

-> gute Haftung zwischen PA6 und PVDF, Prozessparameter schon weitestmöglich gesenkt, Temperaturen dennoch zum Hinterspritzen zu hoch für PVDF für zerstörungsfreies Fügen, zurückzuführen auf Ruß-Gehalt (hoher Wärmeeintrag, evtl. mit CNT‘s zu verbessern)

Nächster Schritt: anderes Fügeverfahren notwendig -> Heißpressen

AP 7.2.1 Hinterspritzen von PVDF-Folien

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Versuchsdurchführung PA6 30%Ruß-Probe mit Alu-Stempel und Presse

Vorbehandlung der PVDF-Folien durch Corona-Verfahren, um Oberflächenspannung zu erhöhen

PVDF-Folie (IPF): Probenstreifen 15 mm x 25 mm, Dicke 50 µm

Reinigen von Werkstück und Alu-Stempel mit Spiritus Auflegen der PVDF-Folie zwischen Werkstück und Stempel Schließen der vorgeheizten Presse auf eingestellten Druck und Zeit Probe hat gute Haftung am Werkstück

Probe PA6 mit Stempel

AP 7.2.1 Heißpressen von PVDF-Folien

PA6-Bauteil + PVDF-Probe

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Ergebnisse

Untersuchungen zum Aufpressen von PVDF-Folie auf Polyamid 6 mit 30%Ruß

Eingestellte Pressentemperatur oben: 210 °C Pressdruck: ca. 40 bar (Presskraft 5 kN) Presszeit: 20 sec

-> gute Haftung zwischen PA6 und PVDF erreicht-> Werkzeugtemperatur und Presszeit sind entscheidend, da PVDF-Folie bei zu kurzer Zeit nicht haftet und bei zu langem Pressen zerstört wird

Fortführung:

Nachträgliches Polarisieren und Kontaktierung der PVDF-Folie möglich ? Verwendung von PVDF-Kunststoff als Träger ? Modifizieren Thermoplast: ohne Zusätze PA6(natur), bzw. Ruß ersetzen durch

CNT‘s ? Alternativen zu PA6 ? Haftvermittler ?

Probenanzahl problematisch!

AP 7.2.1 Heißpressen von PVDF-Folien