Extrusion 1-2026

Extrusion 1/2026 39 Außenecken auf, die zu charakteristisch unterschiedlichem Fließverhalten führen. An den Innenecken treten Schub- spannsmaxima auf, wodurch Instabilitäten und Oberflä- chendefekte bevorzugt entstehen. Zudem stellt der Kantenradius eine wichtige Variable dar. In den Außenecken wiederum beträgt die Schubspan- nung stets 0, so dass deren Ausformung (vor allem, wenn sie keinen Eckradius besitzen) in der Praxis stets ein Pro- blem darstellt. Aufbauend auf der Grundidee eines einfa- chen rechteckigen Extrusionswerkzeugs wird im Rahmen dieses Projekts ein Werkzeug konstruiert, das Messungen mit unterschiedlichen Radien erlaubt. Im Gegensatz zur konventionellen Garvey-Düse, die lediglich eine qualitative Beurteilung der Extrudierbarkeit anhand visueller Beob- achtungen ermöglicht [BRS18], bietet der hier ausgelegte Extrusionswerkzeug eine deutlich einfachere Formgebung, die eine realistische Strömungssimulation zulässt. Auf diese Weise können Prozessgrößen quantitativ erfasst und in dimensionslose Kenngrößen wie die Weissenberg-Zahl und die Deborah-Zahl überführt werden. Perspektivisch können diese Kenngrößen in die Extrudierbarkeit integriert werden. Im Anschluss werden die silica-hochgefüllten Reifenmi- schungen mit dem entwickelten Extrusionswerkzeug ex- trudiert. Dabei liegt der Fokus auf der systematischen Erfassung von Geometrieabweichungen sowie Oberflä- chendefekten der Extrudate, die als charakteristische Indi- katoren für die Prozessstabilität dienen. Die gewonnenen Daten werden den zuvor berechneten Strömungsfeldern gegenübergestellt, sodass ein erster Abgleich zwischen Si- mulation und experimentell beobachtetem Extrusionsver- halten möglich wird. Darauf aufbauend erfolgt eine umfassende Analyse und Bewertung, bei der die ermittelten rheologischen Kenn- größen mithilfe dimensionsloser Kennzahlen mit den ex- perimentellen Extrusionsergebnissen verknüpft werden. Durch diese Untersuchungen soll aufgezeigt werden, dass die Forschungshypothese zutrifft, wonach das Relaxati- onsverhalten und die Normalspannungselastizität geeig- nete Kenngrößen darstellen, mit denen sich das Schwellverhalten und das Auftreten von Oberflächende- fekten bei der Extrusion hochgefüllter Reifensmischungen vorhersagen lassen. Danksagung Das Forschungsvorhaben HO 4776/96-1 wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziell ge- fördert. Ihr gilt unser ausdrücklicher Dank. Literaturverzeichnis [BRS18] B ORCHARDT , E; R UCKERT , T.; S CHÖNFELD , H.: Processing be- haviour of highly filled SBR compounds - A lab evalua- tion using the Garvey-die test setup. Proceedings of the 13th. Rubber Fall Colloquium. Hannover, Germany, 2018 [Cas16] C ASSAGNAU , P.: Rheology of Carbon Nanoparticle Suspen- sions and Nanocomposites. In: Chinesta, F.; Ausias, G. (Hrsg.): Rheology of Non-spherical Particle Suspensions. Elsevier, 2016 [Dan86] D ANNENBERG , E.: Bound Rubber and Carbon Black Rein- forcement. Rubber Chemistry and Technology, 59 (1986) 3, S. 512-524 [HKR17] H EINZ , M.; K ROLL , J.; R AUSCHMANN , T.: Characterization of Summer Tire Tread Compounds by Large Amplitude Oscillating Shear (LAOS). Kautschuk Gummi Kunststoffe, 4 (2017) S. 41-46 [HLK+20] HOPMANN, C.; L IMPER , A.; K AMMER , S.; S CHÖN , M.; D RACH , M., F ACKLAM , M: The role of rubber rheology in tire tread extrusion - A review. High Temperatures – High Presures, 49 (2020) 4, S. 299-342 [HM16] H OPMANN , C.; M ICHAELI , W.: Extrusion Dies for Plastics and Rubber. München: Carl Hanser Verlag, 2016 [KMN17] K OLTZENBURG , S.; M ASKOS , M.; N UyKEN , O.: Polymer Chemistry. Berlin: Springer Verlag, 2017 [Lim12] L IMPER , A.: Mixing of Rubber Compounds. München: Carl Hanser Verlag, 2012 [Nij17] N IJMAN , G.: Relaxed Extrusion: ein Prinzip des rheologisch optimierten Extrusionsprozesses. GAK Gummi Fasern Kunststoffe, 70 (2017) 7, S. 438-442 [RS13] R ÖTHEMEyER , F.; S OMMER , F.: Kautschuktechnologie Werk- stoffe - Verarbeitung - Produkte, München: Carl Hanser Verlag, 2013 [URL23] N.N.: Ruber Market (2024 - 2030) URL: https://www.grandviewresearch.com/industry- analysis/rubber-market-report, aufgerufen: 25.09.2025 [Wol94] W OLFF , S.: Verstärkung von Elastomeren durch Ruß und Kieselsäuren. Deutsches Institut für Kautschuktechno- logie, Hannover, 1994 Autoren Christrian Hopmann 1 , Xinyi Jiang 1 , Uwe Nillius 1 , Lisa Leuchtenberger-Engel 1 , Andreas Limper 1 1 Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen ► Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen Seffenter Weg 201, 52074 Aachen Xinyi Jiang – Projektingenieur Extrusion und Kautschuktechnologie xinyi.jiang@ikv.rwth-aachen.de www.ikv-aachen.de