Bindenaht

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Bindenaht

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen den statischen und dynamischen Bindenähten. Statische Bindenähte entstehen z. B. während des Schweißprozesses beim Fügen von thermoplastischen Formteilen. Eine dynamische Bindenaht entsteht in einem Kunststoffbauteil im Spritzgießprozess durch den Zusammenfluss von mindestens zwei Masseströmen z. B. hinter Hohlräumen, durch Wanddickenunterschiede oder durch mehrere Anschnitte des Tools.
Eine Bindenaht ist grundsätzlich eine potentielle Schwachstelle im Bauteil. Die Fließfronten treffen hierbei aufgrund einer Volumendehnung senkrecht aufeinander und verschweißen. Je geringer der Druck und die Temperatur sind, umso geringer ist die Festigkeit der Bindenaht. Verstärkungsfasern orientieren sich aufgrund der während des Spritzgießprozesses wirkenden Scherung und der Strömungsverhältnisse parallel zur Bindenaht (Bild 1 und Bild 3).
Ist die Schmelze bereits so stark abgekühlt, dass ein Verschweißen der aufeinander treffenden Schmelzefronten nicht mehr vollständig erfolgen kann, ist die Bindenaht an der Oberfläche als V-förmige Kerbe zu erkennen (Bild 2 b). Sollten in diesem Bereich Zugspannungen auftreten, kommt es infolge der Kerbwirkung zu einer Spannungsüberhöhung an der Bindenaht, die dann als Sollbruchstelle fungiert. Die Konstruktion von Kunststoffbauteilen sollte so gestaltet werden, dass Bindenähte im Hauptbeanspruchungsbereich vermieden werden.

Datei:Bindenaht1.jpg

Bild 1: Lichtmikroskopische Aufnahmen von Anschliffen im Bereich der Bindenaht [1], a) Bauteil aus PA66-CF, b) Bauteil aus PA66-GF

Datei:Bindenaht2.jpg

Bild 2: a) Polarisationsmikroskopische Aufnahme eines Dünnschnitts, Bauteil aus PA6 im Bereich der Bindenaht [1], b) auflichtmikroskopische Aufnahme eines Bauteils aus Polyoxymethylen (Kurzzeichen: POM) mit kreisförmigen Bindenähten [2]

Datei:Bindenaht3.jpg

Bild 3: Bindenahtmorphologie von langfaserverstärktem Polypropylen (Stahlfasern), a) lichtmikroskopische Aufnahme eines Dünnschnitts, b) Stahlfasernetzwerk im Bindenahtbereich nach der Veraschung [3]


Literaturhinweise

[1] VDI 3822, Blatt 2.1.2 (2012-01): Schadensanalyse – Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch fehlerhafte Verarbeitung und Berichtigung 1: 2012-04
[2] Kurr, F.: Praxishandbuch der Qualitäts- und Schadensanalyse für Kunststoffe. Carl Hanser Verlag München (2011)
[3] Roth, S.: Spritzgegossene Abschirmgehäuse aus stahlfasergefüllten Thermoplasten – Materialeigenschaften, Verarbeitung, Gestaltung. Technische Universität Chemnitz, Dissertation 2007
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