TY - THES

T1 - Entwicklung eines Programmes zur Temperaturkorrektur der Scherviskosität und Ermittlung der Dehnviskosität von polymeren Werkstoffen

AU - Rescher, Martin

N1 - gesperrt bis 23-03-2019

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Bei der Viskositätsmessung von hochviskosen Polymerwerkstoffen am Hochdruckkapillarrheometer (HKR) können erhebliche Temperaturerhöhungen auftreten, die zu einer Fehlinterpretation der erhaltenen Messwerte führen können. Ebenso ist eine Berechnung der Dehnviskosität aus den in der HKR-Messung ermittelten Einlaufdruckverlusten möglich. Für beide Fälle ist eine Temperaturkorrektur der erhaltenden Viskositätsfunktion notwendig. Für die Beschreibung dieses Phänomens wurde das analytisches Berechnungsmodell für die Ermittlung der Massetemperatur unter Berücksichtigung der Dehnerwärmung nach einem Modell von Perko verwendet. Auf Basis dieses Modells wurde ein Computerprogramm entwickelt, das die Temperaturentwicklung in der Düse mittels iterativer Berechnung korrigiert. Für die Approximation der Viskositätsfunktion wurden fünf frei wählbare Stoffansätze im Programm integriert. Die Validierung des Programms erfolgte in praktischen Versuchen am HKR. Selbständig wurden drei unterschiedliche Acrylnitril-Butadien-Kautschuke (NBR) am HKR mit Runddüse gemessen. Zusätzlich wurden noch die Daten eines Styrol-Butadien-Kautschuks (SBR) und eines Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuks (EPDM) aus Vorarbeiten ausgewertet. Alle Materialien konnten mit dem Computerprogramm erfolgreich ausgewertet werden. Dabei zeigte sich, dass die Annahme von adiabaten Bedingungen in der Kapillare nicht generell zutreffend ist. Deshalb wurde eine Berechnungsmethode von Schuschnigg für den thermischen Übergangsbereich in die Auswertung eingebaut. Dabei wird mithilfe der Graetzzahl eine Abschätzung der thermischen Randbedingungen (adiabat, voll entwickelte Strömung und Übergangsbereich) durchgeführt. Abhängig davon wurde die Berechnungsformel für den konkreten Fall verwendet. Ergänzend wurde an einem NBR eine HKR-Schlitzdüsenmessung durchgeführt. Diese Messung wurde anschließend mit den Runddüsenmessungen desselben NBRs verglichen. Unter Berücksichtigung der Wärmeleitung in der Schlitz- als auch in der Runddüse zeigten diese beiden Messmethoden eine gute Übereinstimmung.

AB - Bei der Viskositätsmessung von hochviskosen Polymerwerkstoffen am Hochdruckkapillarrheometer (HKR) können erhebliche Temperaturerhöhungen auftreten, die zu einer Fehlinterpretation der erhaltenen Messwerte führen können. Ebenso ist eine Berechnung der Dehnviskosität aus den in der HKR-Messung ermittelten Einlaufdruckverlusten möglich. Für beide Fälle ist eine Temperaturkorrektur der erhaltenden Viskositätsfunktion notwendig. Für die Beschreibung dieses Phänomens wurde das analytisches Berechnungsmodell für die Ermittlung der Massetemperatur unter Berücksichtigung der Dehnerwärmung nach einem Modell von Perko verwendet. Auf Basis dieses Modells wurde ein Computerprogramm entwickelt, das die Temperaturentwicklung in der Düse mittels iterativer Berechnung korrigiert. Für die Approximation der Viskositätsfunktion wurden fünf frei wählbare Stoffansätze im Programm integriert. Die Validierung des Programms erfolgte in praktischen Versuchen am HKR. Selbständig wurden drei unterschiedliche Acrylnitril-Butadien-Kautschuke (NBR) am HKR mit Runddüse gemessen. Zusätzlich wurden noch die Daten eines Styrol-Butadien-Kautschuks (SBR) und eines Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuks (EPDM) aus Vorarbeiten ausgewertet. Alle Materialien konnten mit dem Computerprogramm erfolgreich ausgewertet werden. Dabei zeigte sich, dass die Annahme von adiabaten Bedingungen in der Kapillare nicht generell zutreffend ist. Deshalb wurde eine Berechnungsmethode von Schuschnigg für den thermischen Übergangsbereich in die Auswertung eingebaut. Dabei wird mithilfe der Graetzzahl eine Abschätzung der thermischen Randbedingungen (adiabat, voll entwickelte Strömung und Übergangsbereich) durchgeführt. Abhängig davon wurde die Berechnungsformel für den konkreten Fall verwendet. Ergänzend wurde an einem NBR eine HKR-Schlitzdüsenmessung durchgeführt. Diese Messung wurde anschließend mit den Runddüsenmessungen desselben NBRs verglichen. Unter Berücksichtigung der Wärmeleitung in der Schlitz- als auch in der Runddüse zeigten diese beiden Messmethoden eine gute Übereinstimmung.

KW - temperature correction

KW - TempCorr

KW - round die

KW - slit die

KW - capillary rheometer

KW - CR

KW - Injection molding machine rheometer

KW - IMMR

KW - elongation viscosity

KW - Temperaturkorrektur

KW - TempCorr

KW - Runddüse

KW - Schlitzdüse

KW - Hochdruckkapillarrheometer

KW - HKR

KW - Spritzgießmaschinenrheometer

KW - SGMR

KW - Dehnviskositätsberechnung

M3 - Masterarbeit

ER -