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Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der Polykondensation auf die thermischen Eigenschaften von Polyamid 11 des Laser-Sinterns charakterisiert, um die Verarbeitbarkeit von Rezyklat beurteilen zu können. Während des Laser-Sinterns werden Partikel aus Polyamid 11 in Schichten aufgetragen und selektiv zu Formteilen versintert. Überschüssiges Pulver dient als Stützstruktur der Bauteile und wird zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit dem Prozess als Rezyklat erneut zugeführt. Der Prozess findet bei hohen Temperaturen statt. Es werden Polykondensationsreaktionen im Material induziert und die thermischen Eigenschaften des Polymers hinsichtlich der Verarbeitbarkeit negativ beeinflusst. Thermische Analysen zeigen, dass Wärmebehandlungen in fester Phase zu einer Schmelzpunkterhöhung bei gleichzeitiger Verringerung der Kristallinität führen. Zudem lassen eine abnehmende Glasübergangstemperatur und steigende Vernetzungen während der thermischen Degradation auf eine hohe Ausbildung von Molekülverschlaufungen in den amorphen Bereichen schließen. In Verbindung mit hohen Molmassen wird das Fließverhalten während des Aufschmelzvorgangs eingeschränkt. Die im Laser-Sintern auftretenden heterogenen Temperaturgradienten erzeugen im Polymermaterial ein weites Spektrum an thermischen Eigenschaften. Rückwirkend können anhand der thermischen Eigenschaften des Rezyklats Aussagen über die Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung getroffen werden. Für die Verwendung des Rezyklats sind zusätzliche Aufbereitungsschritte, wie dem Mischen mit Neumaterial oder niedermolekularen Monomer notwendig.

Abstract

In the present work, the influence of polycondensation on the thermal properties of polyamide 11 from laser sintering was characterized in order to evaluate the processability of recycled material. During laser sintering, particles of polyamide 11 are applied in layers and selectively sintered into complex parts. Excess powder serves as a support structure for the parts and is fed back into the process as a recycled material to increase efficiency. The process takes place at high temperatures. Polycondensation reactions are induced within the material and negatively affect the thermal properties of the polymer in terms of processability. Thermal analyses show that heat treatments in the solid phase result in an increased melting point combined with a decrease in crystallinity. In addition, a decreasing glass transition temperature and increasing crosslinks during thermal degradation suggest high degrees of molecular entanglement in the amorphous regions. In relation to high molar masses, the flow characteristics during the melting process are restricted. The heterogeneous temperature gradients occurring in laser sintering produce a wide range of thermal properties within the polymer material, from which the degree of heat treatment can be derived. Additional processing steps, such as mixing with virgin material or low-molecular monomer, are necessary for the use of recycled material.