Werkzeug- und Prozesstechnik zur Abformung von Nanostrukturen auf Kunststoffsubstraten im Spritzgießverfahren
Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2006
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| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | ger |
| Veröffentlicht: |
Ilmenau
ISLE
2006
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| Online Zugang: | Kurzbeschreibung Inhaltsverzeichnis |
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2006 Die aus der Natur als Mottenaugeneffekt bekannte nanoskalige Oberflächenstrukturierung ermöglicht eine effektive Entspiegelungswirkung auf optischen Oberflächen. Ist eine Abformung dieser Strukturen im Spritzgießverfahren möglich, können Formteile mit einer wirksamen Entspiegelung in einem Arbeitsschritt hergestellt werden, die gegenüber den derzeit etablierten Entspiegelungsverfahren eine kostengünstige Alternative darstellen. Die zur Abformung eingesetzte nanostrukturierte Kavitätsoberfläche entsteht durch Abscheiden einer TiAlN-Schicht auf Werkzeugstahl und weist eine mittlere Strukturperiode von 280 nm und eine Höhe von 75 bis 100 nm auf. Theoretische Rechnungen haben gezeigt, dass für eine detailgetreue Abformung der Nanostrukturen eine Werkzeugwandtemperatur oberhalb der Erstarrungstemperatur des Polymers notwendig ist. Daraus resultiert der Zwang zur Verwendung einer variothermen (zyklischen) Werkzeugtemperierung, die allerdings gegenüber dem konventionellen Spritzgießen deutlich längere Zykluszeiten aufweist. Daher wurden fünf unterschiedliche variotherme Temperierverfahren hinsichtlich der Dynamik betrachtet und bewertet. Die im Folgenden eingesetzte keramische Widerstandsheizung zeigte für diese Anwendung die höchste Dynamik beim Temperaturwechsel und die kürzesten Zykluszeiten. Bei den Abformversuchen wurden ebene Platten mit einer Dicke von 1 mm und 4 mm aus Polycarbonat Makrolon DP 11265 hergestellt. Beide Oberflächen weisen Entspiegelungsstrukturen auf. Eine Aussage über den Abformgrad kann mittels AFM-Messungen und Beurteilung des quadratischen Mittenrauwerts und durch Messung der visuellen Reflexion mit einem Gitterspektrometer gemacht werden. Die Versuche haben bestätigt, dass eine hohe Werkzeugwandtemperatur oberhalb der Erstarrungstemperatur des Polymers der wichtigste Parameter bei der Abformung ist. Unabhängig von der Formteildicke konnten mit optimierten Prozessparametern entspiegelte Platten mit einem Reflexionsgrad von 1,1 % hergestellt werden. Dies entspricht einem Abformgrad der nanostrukturierten Kavitätsoberfläche von nahezu 100 %. Die Abformqualität bei niedriger Werkzeugwandtemperatur ist nicht zufriedenstellend und kann nur zu einem gewissen Grad über einen höheren spezifischen Nachdruck oder eine höhere Massetemperatur verbessert werden. Das verwendete Temperierkonzept weist ein großes Potenzial zur wirtschaftlichen und dynamischen variothermen Werkzeugtemperierung auf. Die zur Formnestheizung eingesetzte Keramik muss jedoch für auf eine industrielle Anwendung des Temperierverfahrens hinsichtlich der Bruchfestigkeit, Materialhomogenität und Chargenkonstanz weiter verbessert werden. |
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| Beschreibung: | XII, 118 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
| ISBN: | 3938843209 3-938843-20-9 9783938843208 978-3-938843-20-8 |