Kompetenznetzwerk für Nanosystemintegration Anwendung von Nanotechnologien für energieeffiziente Sensorsysteme Projekttreffen, Chemnitz – 02.09.2010

AP 7.1.2 Anforderungen Sensorfolien Mechanische und thermische Materialkennwerte Material E1 MPa 12  1Z B|| %  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 40 20 130 175 Prozessparamter Spritzguss Material PA6 30%Ruß, PMMA, PVDF Fertigung Temperatur thermoplastabhängig Druck bis 2000 bar

Fertige PA6-Platte 250x100mm² AP 7.2.1 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: Werkzeug Düsenseite 40-80 °C Werkzeug Auswerferseite 40-80 °C Schmelzetemperatur PA6/PMMA 250-270 °C Druck: 600-700 bar Fertige PA6-Platte 250x100mm²

Fertige PMMA-Platte 250x100mm² AP 7.2.1 Hinterspritzen von PVDF-Folien 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 Fertige PMMA-Platte 250x100mm²

PVDF-Folie geschmolzen AP 7.2.1 Hinterspritzen von PVDF-Folien 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 PA6-Bauteil + PVDF-Probe Probe in Wz TESA-Film PVDF-Folie geschmolzen

AP 7.2.1 Hinterspritzen von PVDF-Folien 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 Heißpressen von PVDF-Folien 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 PA6-Bauteil + PVDF-Probe Probe PA6 mit Stempel

AP 7.2.1 Heißpressen von PVDF-Folien 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!