Auswirkungen der Styrolemission ungesättigter Polyesterharze auf die Eigenschaften spritzgegossener Formteile

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2022-04-11
Issue Year
2022
Authors
Topić, Nicolina
Editor
Abstract

Bulk molding compounds (BMC) are short glass fiber reinforced polyester molding compounds and mostly processed by injection molding. They consist essentially of polyester resin, styrene, additives, fillers and glass fibers and are fabricated in a conventional Z-kneader by mixing the resin and the solid fillers. Due to its doughy and moist consistency BMC requires force feeding to the barrel of the injection molding machine by a piston or screw stuffer. Furthermore, the raw material has a limited shelf life and needs special storage conditions. Because of the considerable proportion of volatile styrene, the dwell time of the material during processing is an important parameter. In this study the styrene loss is quantified by raw material and injection molding studies with a screw stuffer. The dwell time of the material is varied by the unpacking time of the material before the production and different loading scenarios of the feeding device. The impact of the styrene loss on the part properties and on specific process parameters linked to the crosslinking behaviour are evaluated. As a result, an assistance machine function is developed which optimizes the load operation in order to compensate the impact of styrene loss and increase the process capability of the BMC injection molding process with a screw stuffing device.

Abstract

Bulk molding compounds (BMC) sind kurzglasfaserverstärkte Polyesterformmassen und werden hauptsächlich im Spritzgießverfahren verarbeitet. Sie bestehen im Wesentlichen aus Polyesterharz, Styrol, Additiven, Füllstoffen und Glasfasern und werden in einem konventionellen Z-Kneter durch das Vermischen des Harzes und der Feststoffe hergestellt. Aufgrund des teigigen und feuchten Rohmaterialzustands der BMC-Massen bedarf es einer Zwangsförderung zum Dosierzylinder der Spritzgießmaschine in Form eines Kolbenstopfers oder einer Schneckenstopfvorrichtung. Zudem besitzt das Rohmaterial eine begrenzte Haltbarkeit und benötigt spezielle Lagerungsbedingungen. Aufgrund des beträchtlichen Anteils an flüchtigem Styrol stellt die Verweilzeit des Materials während der Verarbeitung einen wichtigen Parameter dar. In dieser Arbeit wird der Styrolverlust anhand von Rohmaterial- und Spritzgießuntersuchungen mit einer Schneckenstopfvorrichtung quantifiziert. Die Verweilzeit des Materials wird durch die Entpackungszeit vor der Verarbeitung und anhand unterschiedlicher Nachfüllszenarien der Zuführvorrichtung variiert. Die Auswirkung der Styrolemission auf die Formteileigenschaften und spezifische Prozessparameter, welche im Zusammenhang mit der Vernetzungsreaktion stehen, werden evaluiert. Als Ergebnis wird eine Maschinenfunktion entwickelt, welche den Einfluss der Styrolemission kompensiert und die Prozessfähigkeit der Spritzgießverarbeitung mit einer Schneckenstopfvorrichtung erhöht.

DOI
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