Praktische Rheometrie wandgleitender Polymere

Es wurde eine praxisorientierte Methode entwickelt, die das Verhalten wandgleitender Polymere messtechnisch erfasst und so beschreibt, dass das Fließverhalten und der Druckverbrauch eines beliebigen Werkzeugs unter Berücksichtigung des Gleitphänomens realistisch wiedergegeben werden kann. Für die Bestimmung der notwendigen rheologischen Daten wurde ein kompaktes Doppelkapillarrheometer gebaut, dessen Einsatz sowohl an Produktionslinien als auch als reines Rheometerwerkzeug an Laborextrudern möglich ist. Der beträchtliche Fehler den Laborrheometer mit sich bringen, da sie nicht geschertes Material messen, wird auf diese Weise eliminiert. Das Problem, dass Messungen an verschiedenen Rheometern bzw. Rheometertypen abweichende Ergebnisse liefern, wird durch die Portabilität ausgeschlossen, da alle Messungen immer mit der selben Apparatur an unterschiedlichen Anlagen durchführbar sind.

Zur Überprüfung des Berechnungsmodells und der Funktion und Handhabbarkeit des Rheometerprototypen wurden verschiedene Arten und Rezepturen von typischen wandgleitenden Kunststoffen, wie PVC und PE-HO, mit der Messapparatur charakterisiert. Die Untersuchung zeigt ein nicht einheitliches Auftreten des Wandgleiteffekts. Mit Hilfe der scheinbaren Fließkurve erfolgt eine Einordnung in vier Varianten. Neben konstant wandhaftendem Verhalten werden drei Fälle des Gleitens im messbaren Scherratenspektrum gefunden. Zwei der drei Gleitvarianten zeigen eine Diskontinuität in der Fließkurve. Dieses Phänomen ist durch einen Durchsatzanstieg bei konstanter Wandschubspannung gekennzeichnet. Mit höheren Temperaturen kann bei den untersuchten Typen im messbaren Schubspannungsbereich das Gleiten oder die kritische Wandschubspannung zu höheren Wandschubspannungen verschoben oder ganz unterdrückt werden..