Adhäsion und Wechselwirkungen von Polycarbonat und Polyamid auf Stahloberflächen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Vorgängen, die in der Grenzfläche zwischen Polymerschmelzen und Stahloberflächen ablaufen und zur Bildung von Belägen führen. Diese Beläge ziehen in technischen Anwendungen häufig Ausfallzeiten zur Reinigung der Oberflächen nach sich. Eine Ablösung der Beläge kann außerdem zu Stippen im Formteil führen. Obwohl dieses Problem seit Langem bekannt ist, ist es bisher nicht systematisch untersucht worden. Frühere Ansätze verfolgten die Strategie, Beläge im Trial & Error Verfahren zu vermeiden. Ein tiefgreifendes Verständnis der Vorgänge die zur Belagbildung führen, gab es bisher nicht. Im Rahmen von Untersuchungen an stehenden Schmelzen, im Kontakt mit der Stahloberfläche und anschließenden Scherprüfungen, kann zunächst gezeigt werden, dass die Adhäsion der Formmasse in gewissen Grenzen von den Verarbeitungsparametern abhängt. Mit Hilfe der FTIR-Spektroskopie zeigt sich aber auch, dass die Belagbildung davon unabhängig ist. Somit sind Belagbildung und Adhäsion der Formmasse am Stahl nicht gleichzusetzen. Des Weiteren zeigt die FTIR-Spektroskopie, dass sich das Polymer in der Grenzschicht von der ursprünglichen Formmasse unterscheidet. Diese Beobachtung bestätigt sich bei Untersuchungen am Extruder mit fließender Schmelze. Die Ergebnisse deuten auf Wechselwirkungen in der Grenzschicht, die ihren Ursprung in der Stahloberfläche haben. Im nächsten Schritt werden die Wechselwirkungen der Hauptlegierungsbestandteile des verwendeten Stahls mit den Polymermolekülen in verdünnten Lösungen betrachtet. Diese Untersuchungen zeigen, dass Eisenionen in der Lage sind, mit den Polycarbonatmolekülen in Wechselwirkung zu treten. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen deuten auf eine Komplexbildung am freien Elektronenpaar der Carbonylgruppe hin. Da Eisenionen in der Lage sind mehrere Liganden zu binden, kann von einer Art Netzwerkbildung ausgegangen werden, die dazu führt, dass sich der Belag aus der Schmelze abscheidet. Die hier ermittelten Ergebnisse liefern zum ersten Mal die Möglichkeit gezielte Strategien zu entwickeln der Belagbildung entgegen zu wirken bzw. diese gänzlich zu verhindern.