Extrusion 5-2019

Analyse der Wanddickenverteilung bei verschiedenen Vorstreckstempelgeometrien und Folienmaterialien In Bild 3 sind die Wanddickenverläufe abgebildet, die durch ver- schiedene Stempelgeometrien bei Verwendung von PS und ei- ner Folientemperatur von 120°C erzeugt wurden. Dabei wird die Wandschräge variiert und der Stempelkantenradius kons- tant bei 9 mm gehalten. Es ist eindeutig zu erkennen, dass die Änderung der Wandschräge verschiedene Wanddickenverläufe hervorruft und die Wanddickenverteilung maßgeblich beein- flusst werden kann. Besonders auffällig ist dies in Bezug auf die Schreckmarken, die sich bei MP 8 bzw. MP 10 bei einer Wandschräge von 4° bzw. 8° ergeben. Die Schreckmarken können durch eine Vergröße- rung der Wandschräge minimiert werden. Dies ist dadurch zu begründen, dass das Material nicht mehr mit dem Stempel bei der Verstreckung in Kontakt kommt und nicht am Stempel schlagartig abkühlt, da mehr freier Raum zwischen Stempel und Werkzeug zur Verfügung steht, in dem die Folie frei ver- streckbar ist. Generell kann durch den Einsatz der Vorstreckstempel die mini- male Wanddicke je nach Stempelgeometrie im Vergleich zum reinen Druckluftumformen mit einer Wanddicke von 0,05 mm auf 0,13 mm mehr als verdoppelt werden. Bei zunehmendem Radius hingegen und gleichbleibender Wandschräge werden die Wanddickenverläufe zwar beein- flusst, ihr grundlegender Verlauf jedoch bleibt gleich, weshalb dies nicht expliziert dargestellt wird. Die Unterschiede im Wanddickenverlauf sind eher gering und unterscheiden sich nur in der Ausprägung der Dicke [HB18]. Eine Erhöhung des Stempelkantenradius führt dazu, dass das Material einfacher um den Radius gezogen werden kann und somit mehr Material aus dem Bodenbereich gezogen wird. Die Wanddicke im Bo- denbereich nimmt somit im Vergleich zu kleineren Radien ab. Die Übertragung der bei PS ermittelten Wanddickenverteilun- gen auf PP und aPET ist nicht ohne Weiteres möglich, da sich die jeweiligen Verstreckwiderstände der verschiedenen Folien- materialien unterscheiden und somit nicht vorhergesagt wer- den kann, ob während des Vorstreckens durch den Vorstreck- stempel gleich viel Material vom Stempel abgezogen wird. Durch die unterschiedlichen Verstreckwiderstände sind unter- schiedliche Wanddickenverteilungen zu erwarten, die wieder- um andere Topload-Stabilitäten erzeugen. In Bild 4 und Bild 5 sind die sich einstellenden Wanddickenverteilungen für PP bei einer Halbzeugtemperatur von 126 °C dargestellt. Wie bei PS kann auch bei PP festgestellt werden, dass der Radi- us einen geringeren Einfluss auf die Wanddickenverteilung auf- weist als die Stempelwandschräge, wenn die anderen Parame- ter konstant gehalten werden. Bei PP kann keine eindeutige Aussage zum Kantenradius bei einer Wandschräge von 8° ge- troffen werden, da sich die Wanddickenverteilung nicht signifi- kant unterscheiden ( Bild 4 ). Bei Wandschrägen von 4° und 12° mit unterschiedlichen Radien zeigen sich jedoch die gleichen Effekte wie bei PS. Weniger Material wird aus dem Bodenbe- Bild 5: Einfluss der Stempelwandschräge von flachen Stempeln mit konstantem Radius bei Verwendung von PP Bild 4: Einfluss des Stempelkantenradius von flachen Stempeln mit konstanter Wandschräge bei Verwendung von PP Bild 6: Einfluss der Stempelwandschräge von flachen Stempeln mit konstantem Radius bei Verwendung von aPET 40 Thermoformen – Aus der Forschung Extrusion 5/2019