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Seite 1 Michael Heinrich TU Chemnitz, SLK 02.09.2010 Kompetenznetzwerk für Nanosystemintegration Projekttreffen, Chemnitz – 02.09.2010 Anwendung von Nanotechnologien.

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1 Seite 1 Michael Heinrich TU Chemnitz, SLK Kompetenznetzwerk für Nanosystemintegration Projekttreffen, Chemnitz – Anwendung von Nanotechnologien für energieeffiziente Sensorsysteme

2 Seite 2 Michael Heinrich TU Chemnitz, SLK AP Anforderungen Sensorfolien Mechanische und thermische Materialkennwerte MaterialE 1 MPa 12 1Z MPa B|| % /K T S °C Polyamid 6 (PA6) Rußgehalt 30% 70000, PMMA32000,4..0,43733, Polyvinylidenfluorid PVDF25000, Prozessparamter Spritzguss MaterialPA6 30%Ruß, PMMA, PVDF FertigungTemperatur thermoplastabhängig Druckbis 2000 bar

3 Seite 3 Michael Heinrich TU Chemnitz, SLK AP Hinterspritzen von PVDF-Folien Randbedingungen Spritzgießmaschine: Spritzgießmaschine KraussMaffei KM-C80-380CX Bauteil:Plattenspritzgießwerkzeug 250x100, Stärken: 2,7/4/7mm Thermoplast: PA6(30%Ruß); PMMA Versuchsbedingungen Temperaturen:WerkzeugDüsenseite °C WerkzeugAuswerferseite °C Schmelzetemperatur PA6/PMMA °C Druck: bar Fertige PA6-Platte 250x100mm²

4 Seite 4 Michael Heinrich TU Chemnitz, SLK 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 Hinterspritzen von PVDF-Folien Fertige PMMA-Platte 250x100mm²

5 Seite 5 Michael Heinrich TU Chemnitz, SLK 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 Hinterspritzen von PVDF-Folien TESA-FilmPVDF-Folie geschmolzen PA6-Bauteil + PVDF- Probe

6 Seite 6 Michael Heinrich TU Chemnitz, SLK 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 CNTs zu verbessern) Nächster Schritt: anderes Fügeverfahren notwendig -> Heißpressen AP Hinterspritzen von PVDF-Folien

7 Seite 7 Michael Heinrich TU Chemnitz, SLK 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 Heißpressen von PVDF-Folien PA6-Bauteil + PVDF- Probe

8 Seite 8 Michael Heinrich TU Chemnitz, SLK 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 CNTs ? Alternativen zu PA6 ? Haftvermittler ? Probenanzahl problematisch! AP Heißpressen von PVDF-Folien


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