Untersuchung der Einflussfaktoren auf das Extrudierverhalten von Kautschukmischungen
Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit sind zentrale Qualitätsmerkmale bei der Extrusion von Kautschukhalbzeugen. Sie werden durch das komplexe Fließverhalten des Kautschuks bestimmt und hängen von der Rezeptur, der mechanischen Beanspruchung während der Mischungsherstellung und der nachfolgenden Verarbeitung ab. Häufige Produktwechsel und schwankende Fließeigenschaften der diskontinuierlich hergestellten Kautschukmischungen führen zu hohen Ausschussquoten und erfordern eine ständige Anpassung des Extrusionsprozesses.
© IKVIm Projekt sollen grundlegende Zusammenhänge zwischen der Mischungsrezeptur von Kautschuken, der Mischungsherstellung und dem Schwellverhalten sowie dem Auftreten von Oberflächendefekten im Extrusionsverfahren untersucht werden, um frühzeitig eindeutige Rückschlüsse über den Einfluss der Interaktionen zwischen der Mischungsrezeptur und dem Mischprozess auf die Extrudierbarkeit zu ermöglichen. Dazu müssen die Effekte sämtlicher Einflussgrößen auf die viskoelastischen Eigenschaften, wie z. B. das Relaxationszeitspektrum und die Normalspannungselastizität, quantifiziert werden. Es werden Kautschukmischungen unter Variation von Polymerstruktur, Füllstoffart und Füllstoffmenge hergestellt. Im Mischprozess wird die Polymer- und Füllstoffdispersion und Öleinarbeitung gezielt variiert, um die rheologischen Compoundeigenschaften zusätzlich zu verändern.
Im Rubber Process Analyzer wird das Relaxationszeitspektrum bei konstanter Scherdeformation unter Variation von Temperatur und Dehnung ermittelt. Mittels Hochdruckkapillarrheometrie wird die erste Normalspannungsdifferenz bei stationärer Scherung unter Variation von Temperatur, Deformationsrate und Düsenlänge untersucht. Weiterhin erfolgt die Messung der wahren Temperatur der Extrudate sowie eine Evaluierung der Ausprägung von Fließinstabilitäten und der Schwellneigung. Extrusionsversuche von Mischungen mit stark unterschiedlichen Relaxationsverhalten und Normalspannungselastizität liefern unter Variation von Massetemperatur und Durchsatz die Datenbasis für die Beurteilung des tatsächlichen Verarbeitungsverhaltens. Hierzu wird ein eigens entwickeltes Extrusionswerkzeug mit unterschiedlichen Kapillarlängen verwendet.
