Material data determination of liquid silicone rubber: characterization methods for a reliable injection moulding simulation
Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und Habilitationsschriften › Dissertation
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Abstract
Silikone oder Poly(siloxane) zeichnen sich durch ihre thermische Stabilität, ihre Flexibilität und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen aus. Diese Eigenschaften qualifizieren sie für zahlreiche technische Anwendungen, insbesondere dort, wo zuverlässige und leistungsfähige Werkstoffe erforderlich sind. Demzufolge ist die Simulation des Spritzgießens von Flüssigsilikonkautschuk (LSR), aufgrund der einzigartigen Eigenschaften des Materials und dessen Materialverhalten unter den jeweiligen Verarbeitungsbedingungen, sehr komplex. In der vorliegenden Arbeit werden systematisch die einzigartigen Eigenschaften von LSR mit Hilfe von unterschiedlichen Methoden untersucht, die für die Verbesserung der Genauigkeit von Spritzgießsimulationen relevant sind: Fließverhalten (Viskosität), thermische Eigenschaften (spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und spezifisches Volumen) und Vernetzungskinetik. Beim Fließverhalten von Flüssigsilikonkautschuk lag der Schwerpunkt auf der Untersuchung der Reaktion der Viskosität auf Temperatur- und Schergeschwindigkeitsänderungen, wobei verschiedene Methoden zum Einsatz kamen. Es wurde festgestellt, dass Techniken, die auf gleichmäßiger Scherung basieren, die mikrostrukturellen Veränderungen von LSR gut erfassen können, was für die Berücksichtigung des Vorhandenseins von strukturgebenden Füllstoffen in der Silikonmatrix entscheidend ist. Als Nächstes befasst sich die vorliegende Arbeit mit den Veränderungen der thermischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Vernetzungszustand. Die Ergebnisse unterstreichen, dass die spezifische Wärmekapazität hauptsächlich von der Temperatur und nicht vom Vernetzungszustand beeinflusst wird, wobei auch das Vorhandensein von Füllstoffen eine Rolle spielt, wodurch eine genauere Modellierung der Energieerhaltung in Simulationen möglich ist. Außerdem konnten mit verschiedenen Methoden ähnliche Ergebnisse für die thermischen Eigenschaften erzielt werden. Die Untersuchung der Vernetzungskinetik vergleicht verschiedene Methoden zur Bestimmung des Vernetzungsverhaltens von LSR. Die Ergebnisse zeigen, dass Kalorimetrie und Rheologie unterschiedliche Erkenntnisse liefern, wobei die Kalorimetrie ein autokatalytisches Modell unterstützt und die Rheologie auf ein Modell n-ter Ordnung hinweist. In den Simulationsversuchen wurden diese Erkenntnisse schließlich in Spritzgusssimulationen integriert und die Auswirkungen unterschiedlicher Materialdatensätze auf die Simulationsergebnisse bewertet. Diese haben gezeigt, dass oszillatorische Messungen der Viskosität unter großen Amplitudenschwingungen mit Hochdruck-Kapillarrheometerdaten verglichen werden können, allerdings mit wichtigen Unterschieden hinsichtlich der Einspritzphase in Bezug auf den Druck. Außerdem wirkten sich die unterschiedlichen Daten zur spezifischen Wärmekapazität hauptsächlich auf die Vernetzungsphase aus, mit Unterschieden hinsichtlich des Vernetzungsbegins. Schließlich erreichten die vergleichenden Simulationen durch die Anwendung unterschiedlicher Vernetzungskinetik-Parameter ein anderes Vernetzungsverhalten, aber die gesamte Vernetzungszeit wurde nicht wesentlich verändert.
Details
Titel in Übersetzung | Materialdatenbestimmung von Flüssigsilikonkautschuk: Charakterisierungsmethoden für eine zuverlässige Spritzgießsimulation |
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Originalsprache | Englisch |
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Status | Veröffentlicht - 1800 |