Zusammenhang zwischen Herstellungsbedingungen, übermolekularer Struktur und Eigenschaften von Peelfolien

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung des Peelverhaltens ausgewählter kohäsiver Peelsysteme, wobei vorrangig das Peelfolienblendsystem Polyethylen/Polybuten-1 Gegenstand der Untersuchungen war. Das Ziel der Untersuchungen bestand in der Bewertung des Einflusses der Rezeptur, der Prozess- und Siegelparameter sowie des Peelwinkels auf das mechanische und bruchmechanische Peeleigenschaftsniveau. Darüber hinaus wurde eine Möglichkeit zur Bestimmung der bruchmechanischen Kenngröße adhäsive Energiefreisetzungsrate für Peelsysteme mit unterschiedlichen Deformationsanteilen in Peelarm und Siegelnaht entwickelt. Mit Hilfe des in-situ-Peeltests mit Umgebungs-Rasterelektronenmikroskopie, als neuartige hybride Methode der Werkstoffprüfung und -diagnostik, wurden direkte qualitative Morphologie-Eigenschafts-Korrelationen erstellt. Als Ergebnis aus den Untersuchungen zum Einfluss der Peelkomponente iPB-1 auf die Peeleigenschaften konnte ein Masseanteil von 6 M.-% Polybuten-1 als Optimum abgeleitet werden, da hinsichtlich der Kosten ein niedriger iPB-1-Masseanteil bevorzugt wird, und für 6 M.-% bereits ein definierter Rissverlauf infolge kontinuierlicher Polybuten-1-Teilchenausbildung beobachtet werden kann. Aus den Untersuchungen zum Einfluss der Prozessparameter konnten die Einfrierzeit, das Abzugsverhältnis und das Aufblasverhältnis sowie die Temperatur der Schmelze als peeleigenschaftsbestimmende Parameter abgeleitet werden. Für die Anwendung ist ein Peelwinkel von 120° optimal, da hier die Peelkraft für einen konstanten Polybuten-1-Masseanteil am geringsten ist und sich eine interlaminare Rissausbreitung vorhersagen lässt. Mit Hilfe eines Finite-Elemente-Modells konnte der Peelvorgang auf numerischem Wege nachvollzogen werden.