Extrusion 4-2025

Segmente einen guten Anhaltspunkt für das darunter herr- schende Druckniveau. Allerdings ist zum jetzigen Zeitpunkt eine Korrelation von Durchbiegung zum absoluten Druck nicht möglich, wie in den Korrelationsgrafiken von Durch- biegung zu Druck gezeigt. Dabei liegt die Schwachstelle nicht bei den Segmenten, die sich auch bei Drücken über 260 bar reproduzierbar zurückstellen, sondern bei der Ein- spannung der Segmente, die unter hohem Druck vollstän- dig angehoben wird und damit allen Segmenten eine höhere Bewegungsfreiheit ermöglicht, die scheinbar zu einem höheren Messwert führt als für den entsprechen- den Druck zu erwarten wäre. Auch wurde während der Versuche mit höherem Druck beobachtet, dass die Dich- tigkeit des Systems abnimmt, also mehr Kautschuk durch die Dichtflächen gedrückt wird. Dies spricht ebenfalls dafür, dass die Einspannung nicht genug Klemmkraft er- zeugt, um die Segmente ideal eingespannt zu halten und die Dichtigkeit des Systems zu gewährleisten. Auch in der Erfassung der Durchbiegung können Fehler auftreten, da ein manuelles Ablesen einer Messuhr Unsicherheiten er- zeugt. Wandgleiteffekte wurden bei den bisher durchge- führten Versuchen aufgrund der genannten Schwachstellen, also vor allem der mechanischen Kopp- lung des Systems noch nicht erfasst. Dies soll aber durch weitere Anpassungen des Systems möglich werden, wie weiterführend diskutiert. Eine Optimierung des Messsystems zur akkuraten Erfassung des Drucks entlang der gesamten Kapillarlänge ist an mehreren Stellen möglich. So sollte einerseits die Einspannung der Segmente optimiert werden. Dazu bietet sich an, die Spannelemente Keilförmig aufzuführen, um an allen Stellen die gleiche Klemmkraft zu er- reichen. Für eine besonders reprodu- zierbare Einspannung könnten die Keile dabei hydraulisch oder reprodu- zierbar über definierte Anzugsdreh- momente gespannt bzw. Federn mit linearer Kennlinie erreicht werden. Eine feinere Auflösung der Segmente ist durch eine feinere Gliederung denkbar, bei denen ein Stahlblech durch Laserschneiden orthogonal zur Fließrichtung eingeschlitzt wird. Für den Einsatz bei höhe- ren Druckniveaus ist eine stufenweise Verringerung der Segmentdicke entlang des Fließweges denkbar. So kann auch bei höheren Drückniveaus der Druck ohne elastische Verformung der Segmente aufgenommen werden. Bei einem geringeren Druckniveau, beispielsweise ab der Hälfte des Rheometers, können dann dünnere Segmente eingesetzt werden, die eine bessere Auflösung der Druck- messung ermöglichen. Diese Segmente müssen dann un- abhängig voneinander kalibriert werden. Für eine präzisere Erfassung der Segmentdurchbiegung ist die Substitution der Messuhr durch eine Laserdistanzmes- sung geplant, die erheblich genauer und reproduzierbarer arbeitet. Außerdem denkbar wäre auch eine Erfassung der Durchbiegung mittels Dehnungsmessstreifen oder Sen- sorfasern, die die Dehnung der äußeren Faser des Systems aufnehmen können. Danksagung Das IGF-Forschungsvorhaben 23114 N der Forschungsver- einigung Kunststoffverarbeitung wird über das DLR im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und - entwicklung (IGF) vom Bun- desministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Allen Institutionen gilt unser Dank. Quellenverzeichnis [JR88] Jepsen, C., Räbiger, N.: Unter- suchungen zum Wandgleiten von Kautschukmischungen an einem Hochdruck-Kapillar-Viskosimeter. Kautschuk Gummi Kunststoffe (GAK) 41 (1988) 2, S. 342 [Lim85] Limper, A.: Methoden zur Ab- schätzung der Betriebsparameter bei der Kautschukextrusion. Dissertation, RWTH Aachen, 1985 [Men80] Mennig, G.: Grundlagen der Extrusion wandgleitender Sub- Bild 6: Korrelation von Druck und Segmentdurch- biegung bei Einsatz von Festsilikonkautschuk Tabelle 2: Versuchsplan mit EPDM-Kautschuk Extrusion 4/2025 30 Kautschukrheologie – Aus der Forschung Druck [bar] Druckmessposition 2 Druckmessposition 1 Druchbiegung [mm] 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Versuch Material EPDM Drehzahl Zahnradpumpe [U/min] Drehzahl Schnecke/Speisewalze [U/min] Temperatur Extruder/Zahnradpumpe/Rheometer [°C] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 10/5 17/7,5 15/7,5 20/10 20/10 25/12,5 25/12,5 30/15 30/15 35/17,5 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90