Flow induced mechanisms of molecular orientation in injection moulded plastic parts

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Die Molekülorientierung in spritzgegossenen Kunststoffbauteilen ist seit langer Zeit Gegenstand der Forschung. Trotzdem bestehen immer noch keine gesicherten Kenntnisse über die Mechanismen, die zu einer hohen Molekülorientierung in der Oberflächenschicht des Formteils führen. Durch eine detaillierte Simulation des Füllungsprozesses mit viskosen Materialgesetzen soll untersucht werden, ob die Dehnströmung an der Fließfront weiterhin als Hauptursache für eine hohe Orientierung an der Formteiloberfläche angesehen werden kann. Als geeignete Modellsubstanz für die begleitende experimentelle Absicherung sollen flüssigkristalline Polymere genutzt werden, die einen vom Orientierungszustand abhängigen Helligkeitsunterschied aufweisen und auch bei hoher Temperatur keine Relaxation der Molekülorientierung zeigen. Somit dienen Grauwertmessungen an spritzgegossenen Proben aus LCP als "Momentaufnahme" der Strömung. Auf diese Weise kann die Qualität der strömungsmechanischen Simulation überprüft werden. Darauf aufbauend sollen dann in einem weiteren Schritt Spannungsberechnungen für amorphe Kunststoffe mit viskoelastischen Materialgesetzen auf Basis der Geschwindigkeits- und Temperaturfelder aus den viskosen Berechnungen durchgeführt und zur Überprüfung mit Ergebnissen aus Doppelbrechungsmessungen verglichen werden. Durch Vergleich von viskosen und viskoelastischen Berechnungen kann der Einfluß der elastischen Eigenschaften auf die Mechanismen der Molekülorientierung ermittelt werden.