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Abstrakt

Prozessentwicklung: Grat- und Filmbildung beim Hochgeschwindigkeitsstanzen einer extrudierten PC-ABS-Polymermischung

Sebastian Noller, Roland Heiler und Anja Pfennig

Problemstellung: Das Standardmaterial für Kabelkanäle ist Polyvinylchlorid (PVC). Um zu verhindern, dass PVC beim Erhitzen Salzsäure (HCl) freisetzt, werden den Polymergranulaten thermische Stabilisatoren beigemischt. Die Stabilisatoren wirken bei moderaten Temperaturanstiegen ausreichend, versagen jedoch, wenn PVC brennt. Daher verwendet die Industrie für Kabelkanäle nun die thermoplastische Polymermischung Polycarbonat Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC-ABS). PC-ABS ist selbstverlöschend und erreicht im UL94-Test für die Entflammbarkeit von Kunststoffmaterialien die höchste Stufe V-0. Leider neigt PC-ABS beim Stanzen zur Bildung von Rillen und Filmen. Ziel dieser Studie ist es, die Rillen- und Filmbildung beim Stanzen von PC-ABS zu reduzieren und die vorherrschende Fehlerursache zu identifizieren. Methodik und theoretische Ausrichtung: Die ersten Untersuchungen konzentrieren sich auf die Verwendung, Verarbeitung und Materialeigenschaften von PC-ABS. Testcoupons wurden aus vor Ort hergestellten Kabelkanälen entnommen, die weitere in der Industrie übliche Additive enthielten. Es wurden Vickershärte (DIN EN ISO 6507), Zugfestigkeitsprüfung (DIN EN ISO 527) und Charpy-Schlagprüfung (DIN EN ISO 179) sowie mikroskopische Bruchanalyse und Mikrostrukturanalyse durchgeführt. 
Ergebnisse: Es wurden signifikante Unterschiede der PC-ABS-Zugfestigkeitseigenschaften mit und ohne mineralische Verstärkung beobachtet. Die Härte von mineralverstärktem PC-ABS hängt maßgeblich von der Geometrie der Kabelkanäle ab. Das Bruchverhalten und die Morphologie der Bruchoberfläche stehen in direktem Zusammenhang mit der Coupontemperatur während der Charpy-Schlagprüfung. Schlussfolgerung und Bedeutung: Die Prozesstemperatur beeinflusst das Versagensverhalten bei Verarbeitungen mit hoher Schlagzähigkeit wie Stanzen. Aufgrund der geringeren Bruchzähigkeit von mineralverstärktem PC-ABS ist eine geringere Film- und Gratbildung im Vergleich zu reinem PC-ABS wahrscheinlich. Die Mineralverteilung ist jedoch nicht homogen und daher Gegenstand weiterer Untersuchungen. Ziel dieser Studie ist ein besseres Verständnis der Prozesseigenschaften von PC-ABS-Produkten, der Parameterauswahl, der Qualitätsverbesserung und des allgemeinen Verständnisses der zugrunde liegenden Mikrostruktur- und Oberflächeneigenschaften.