Verbesserte Oberflächen - Eigenschaften durch Zusatz von Silica-Füllstoffen
Verschiedene Silica-Füllstoffe im Test
Im Rahmen eines vom BMWi geförderten Projektes wurden Untersuchungen an PP-Silica-Compounds mit verschiedenen Füllgraden durchgeführt. Ziel war die Erschließung des Potentials dieser Füllstoffe für die Erzeugung von PP mit hochwertigen Oberflächen, die keine zusätzliche Beschichtung erfordern, bei gleichbleibend hohem Eigenschaftsniveau der Compounds im Volumen.
Zur Charakterisierung der Compound-Eigenschaften wurden die in folgender Tabelle dargestellten Methoden angewendet:
Oberflächeneigenschaften | Volumeneigenschaften |
| Gitterschnitt | Zugprüfung |
| Abriebprüfug | Schlag- und Kerbschlagprüfung nach Charpy |
| UST-Kratzfestigkeit | DSC (Kristallinitätsgrad, Schmelzeverhalten) |
| registrierende Kleinlasthärte | DMA |
| Kugeleindruckhärte | |
| Mikroskopische Methoden (REM, TEM, AFM) | |
| MVR |
Methoden zur Charakterisierung der Compoundeigenschaften
Die untersuchten Compounds enthalten auf identischem Weg hergestellte Füllstoffe (Silica). Einer der Silica-Füllstoffe wurde nachträglich einem hydrophobierenden Oberflächen-Coating (Silica modif.) unterzogen. Die in folgender Abbildung dargestellten Daten zeigen die Ergebnisse der Prüfung UST-Kratzfestigkeit. Bei dieser Untersuchung der Oberflächeneigenschaften werden der elastische (elast.) und der permanente (perm.) Anteil der Verformung der Oberfläche durch Aufbringen einer definierten Last gemessen.
Testsieger: Oberflächenmodifizierte Silica-Füllstoffe
Der elastische Anteil der Verformung steigt mit Erhöhung der Belastung an. Dieser Effekt ist bei den unmodifizierten Silica-Partikeln stärker ausgeprägt. Im Gegensatz dazu bleibt der perm. Anteil der Verformung ab einer Belastung von ca. 500 N konstant. Er ist bei den Compounds mit oberflächenmodifizertem Füllstoff geringer. Dies zeigt, dass die Oberfläche dieser Compounds aufgrund der geringeren Gesamtverformung weniger stark verletzt wird. Ein Effekt, der durch eine mittels mikroskopischer Untersuchungen nachgewiesene bessere Haftung der hydrophob modifizierten Silica-Partikel in der PP-Matrix erklärt werden kann.
Ebenso verbesserten sich die Dispergiebarkeit des hydrophob modifizierten Füllstoffs bei gleichzeitig konstant hohem, für eine gute Verarbeitbarkeit stehenden, MVR-Wert der Compounds (Abb. links) sowie deren mechanische Volumen-Eigenschaften. Die Compounds mit oberflächenmodifiziertem Füllstoff waren bei höheren Füllgraden wesentlich weniger spröde (Abb. rechts).
Mit diesem Projekt ist es gelungen, PP-Compounds mit verbesserten Oberflächen-Eigenschaften herzustellen und die Kompetenzen des KUZ auf dem Gebiet der Oberflächenprüfungen zu erweitern.
Auf Basis unserer langjährigen Erfahrungen in der Kunststoffverarbeitung und -prüfung in Verbindung mit einer modernen Ausstattung stehen wir auch Ihnen gern als Kooperationspartner zur Verfügung.
Kontakt
Janine Dubiel
+49 341 4941-811
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Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Reg.-Nr.: MF130017
