Extrusion 4-2019

nen, dass die Quetschnahtbruchkraft bei PE-HD mit steigender Maxi-maltemperatur leicht ansteigt. Bei 20 °C liegt die Bruch- kraft bei 63 N und steigt auf rund 67 N bei einer Temperatur von 80 °C. Im Vergleich zur konstanten Temperierung zeigt sich ebenfalls eine erhöhte Bruchkraft. Anhand der Bruchkraft ist bei PE-HD eine leichte Verbesserung der Quetschnahtfestigkeit zu erkennen. Bild 5 zeigt die Bruchspannung der Quetschnaht bezogen auf die Bindenaht von PE-HD bei konstanter und variothermer Tem- perierung. Zu erkennen ist, dass mit steigender Schneidkanten- temperatur die Bruchspannung bei konstanter sowie variother- mer Temperierung signifikant ansteigt. Es ist außerdem zu er- kennen, dass eine konstante Temperierung zu höheren Bruch- spannungen führt als eine variotherme Temperierung. Im Gegensatz zu der Bruchkraft zeigt sich also, dass eine höhe- re Temperatur zu verbesserten mechanischen Eigenschaften führt. Dies liegt an den unterschiedlichen Querschnitten in der Fügezone. Bei verschiedenen Temperaturen verteilt sich das Material in der Quetschnaht unterschiedlich. Daher steigt die Bruchkraft nicht an, jedoch wird die Bruchspannung höher. Ei- ne erhöhte Bruchspannung der konstanten Temperierung im Vergleich zur variothermen Temperierung lässt sich über das längere hohe Temperaturniveau bei der konstanten Temperie- rung erklären. Während bei der variothermen Temperierung nach Übernahme des Vorformlings die Schneidkante gekühlt wird, wird dies bei der konstanten Temperierung weiter gehal- ten. Dadurch hat der Kunststoff länger eine hohe Molekülbe- weglichkeit, wodurch die Interdiffusion in der Fügezone verbes- sert wird. Polarisationsmikroskopie Bild 6 zeigt exemplarisch für PE-HD Mikrotomschnitte der Quetschnaht mit konstanter und variothermer Temperierung. Es ist zu erkennen, dass bei 20 °C im Inneren der Flasche eine ausgeprägte Wulst auf der Außenseite der Flasche (im Bild un- ten) entsteht. Diese Seite ist im Kontakt mit der Schneidkante, wodurch ein Bereich ausgeprägter Eigenspannungen sowie Einbuchtungen nach innen entstehen. Bei einer Erhöhung der Temperatur auf 50 °C werden sowohl die Wulst auf der Innen- seite als auch die Eigenspannungen auf der Außenseite redu- ziert. Bei einer Temperatur von 80 °C ist die Wulst auf der In- nenseite nur noch schwach ausgeprägt. Außerdem sind kaum noch Eigenspannungen auf der Außenseite vorhanden. Die Ein- stülpungen, die bei den niedrigeren Temperaturen noch vor- handen sind, sind ebenfalls nicht mehr zu beobachten. Grundsätzlich ist sowohl bei konstanter als auch bei variother- mer Temperierung eine deutliche Verbesserung der Quetsch- nahtgeometire sowie eine Minimierung der Eigenspannungen zu erkennen. Die Verbesserung der Quetschnahtgeometrie ist auf eine Verringerung des Schwindungspotentials zurückzufüh- ren. Bei einer Schneidkantentemperatur von 20 °C friert das Material an der Schneidkante schlagartig ein und es ent- steht ein kalter Pfropfen. Dadurch ergibt sich von außen nach innen ein Tempera- turgefälle in der Quetschnaht, welches zu unterschiedlichem Schwindungsverhalten Bild 5: Bruchspannung der Quetschnaht bei konstanter und variothermer Temperierung (PE-HD) Bild 4: Bruchkraft der Quetschnaht bei konventioneller und variothermer Temperierung der Quetschnaht (PE-HD) Bild 6: Mikrotomschnitte der Quetschnaht unter polarisiertem Licht bei konstanter (oben) und variothermer (unten) Temperierung 34 Extrusionsblasformen – Aus der Forschung Extrusion 4/2019