Entwicklung eines neuartigen Ansatzes zur Scherviskositätsbestimmung

am Beispiel von wandgleitenden Kautschukmischungen

Bei der Extrusion treten meist Fließinstabilitäten auf, sobald eine kritische Produktionsgeschwindigkeit überschritten wird. Dadurch entstehen bei Produkten wie Installationsrohren Oberflächendefekte. Viele Werkstoffe, wie z. B. lineare Polyethylene, PVC oder Kautschuke, neigen beim Fließen zum Wandgleiten, das die Fließinstabilitäten begünstigt. Zur Beschreibung von Wandgleitvorgängen existieren verschiedene Ansätze. Bislang gibt es jedoch keine einheitliche Modellvorstellung. Die existierenden rheologischen Messmethoden liefern im Fall von Wandgleiten unzureichende Resultate. Ohne die notwendigen Materialdaten ist eine genaue simulative Auslegung von bspw. Schnecken oder Extrusionswerkzeugen kaum möglich. Für die Entwicklung eines geschlossenen Modellansatzes wird die Messung nicht-linearer Druckverläufe benötigt.

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Ziel des Forschungsprojekts

Entwicklung eines  neuartigen Extrusionsrheometers, mit dem der lokale Druck entlang der gesamten Düsenlänge bestimmt werden kann. Dies soll mit einer Membranhalbschale des Rheometers erreicht werden, die sich unter Druckeinfluss verformt und somit eine kontinuierliche Bestimmung des Druckniveaus im Inneren des Rheometers erlaubt. Zudem wird ein Modell entwickelt, das die Druckabhängigkeit der kritischen Wandschubspannung beschreibt, bei deren Überschreitung Wandgleiten eintritt. Mithilfe des neuen Rheometers werden die Stoffparameter des Modells am Beispiel verschiedener zum Wandgleiten neigender Kautschukmischungen bestimmt. Über den Vergleich mit etablierten Kapillarrheometern wird die neue Messmethode validiert.