Extrusion 2-2026

Aufgrund der kontinuierlich steigenden Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Kunst- stoffbauteilen ist eine gezielte Anpassung der Materialeigenschaften erforderlich [KBR19]. Eine Möglichkeit zur zielgerichteten Einstellung der mechanischen, thermischen oder chemi- schen Eigenschaften ist in diesem Zusammenhang die Modifikation eines Basispolymers durch Zusatzstoffe oder die Kombination mehrerer Polymere zu sogenannten Polymer- blends [PN78, NN00, Utr02]. Das Einarbeiten der Zusatzstoffe oder weiterer Polymere erfolgt in der Regel bei der Compoundierung auf achsparallelen und gleichläufigen Doppelschne- ckenextrudern, die weitere Verarbeitung in Extrusions- und Spritzgussprozessen meist auf Einschneckenextrudern [Koh16, KBR19, DHM19]. Solche Verarbeitungsprozesse werden mittlerweile häufig zuerst simuliert, um mit möglichst geringem Materialaufwand die besten Verarbeitungsparameter zu finden. Für die Simulationen müssen einige wesentliche Eigen- schaften der zu verarbeitenden Stoffe bekannt sein [AR24, DOB+25]. Neben diversen ther- modynamischen und Dichtedaten zählt dazu insbesondere die Viskosität, welche bei Polymerblends oftmals nicht bekannt ist. Es gibt allerdings Mischungsregeln, wie beispiels- weise die logarithmische Mischungsregel, mittels welcher auf Basis der Viskositäten der ein- zelnen Polymere und dem Mischungsverhältnis die Viskosität des Polymerblends berechnet werden kann. Diese Mischungsregeln sind hauptsächlich auf zweikomponentige Polymer- blends ausgelegt [Arr87, UK82]. Erweiterung von bestehenden Mischungsregeln für die Viskositätsberechnung von ternären Polymerblends I n der Kunststoffindustrie werden jedoch zunehmend Polymerblends aus mehr als zwei Komponenten herge- stellt, wie zum Beispiel Blends aus Polystyrol (PS), Poly- propylen (PP) und hochdichtem Polyethylen (HDPE) oder PP, PS und Polyamid (PA6) [VDLF10, WLXG11]. Mit jeder weiteren Komponente steigen die möglichen chemischen und physikalischen Wechselwirkungen zwischen den Poly- meren, die das rheologische Verhalten der Polymerblends beeinflussen können [KBR19]. Dadurch bedingt steigt auch die Komplexität der Modellierung der Materialeigenschaf- ten in Simulationen. Um auch für solche ternären Poly- merblends die Verarbeitung auf Extrudern simulieren zu können, müssen die bereits bestehenden Mischungsregeln auf drei Komponenten erweitert werden. Eine der ältesten Mischungsregeln für binäre Systeme ist, wie in Tabelle 1 dargestellt, die logarithmische Mi- schungsregel nach ARRHENIUS [Arr87]. Sie benötigt für die Berechnung der Mischungsviskosität η M nur die Gewichts- anteile W A und W B der beiden Bestandteile und den Log- arithmus der jeweiligen einzelnen Viskositäten η A und η B . Damit gehört sie zu den additiven Mischungsregeln, da sie nur aus den jeweiligen Masseanteilen und dem Logarith- mus als Viskositätsfunktion besteht [IN77]. Ähnlich zur logarithmischen Mischungsregel wurden ei- Extrusion 2/2026 28 Bild 1: Verwendete Schneckenkonfiguration Extrusionstechnologie – Aus der Forschung