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Untersuchungen zum Fließverhalten plastifizierter thermoplastischer Formmassen beim Spritzgießen durch enge Düsen

Bei der Transformation aus dem Vorraum der Plastifiziereinheit in ein formendes Werkzeug müssen Kunststoffschmelzen oft sehr enge Kanäle passieren. In engen Kanälen sind sie meist großen Scherbeanspruchungen ausgesetzt. Diese hängen vom Druck, der Temperatur und der Geometrie der zu durchströmenden Kanäle ab.

Es wurden Messungen in Werkzeugen mit kleindimensionierten Angüssen und in zahlreichen gesondert gefertigten Kanälen vorgenommen. In einem Versuchswerkzeug konnte der Gegendruck beim Füllen variiert werden, um den überlagerbaren statischen Druck beim Füllen auf reproduzierbare Art und Weise einstellen zu können.

In zahlreichen Versuchsreihen wurden die Schererwärmung von Formmassen und der Temperaturanstieg in diversen engen Strömungskanälen erfasst. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass Gleitstoffe in Kunststoffen und die Zugabe von Regranulat, die i.A. einen Verlust von Additiven erlitten, den Druckverlust im Strömungskanal und die Schererwärmung beeinflussen.

Die Höhe der Schererwärmung lässt sich relativ genau durch eine Formel beschreiben, die den Druckverlaust in Strömungskanälen, die spezifische Wärme und das bei den Arbeitsbedingungen spezifische Volumen berücksichtigt. Ein Teil der Untersuchungen war darauf gerichtet, den Änderungen der Strukturviskosität, der Entriopieelastizität, des Normalspannungs- (Weißenberg-)effekts nachzugehen. Auch wurde beobachtet, dass der Thixotropie ähnliches Fließverhalten auftreten kann. Zahlreiche Messergebnisse scheinen zu belegen, dass die sog. Bagley-Korrektur der Düsenlänge bei sehr kurzen Kanallängen einer Korrektur bedarf.

Mit der strukturviskosen Modellflüssigkeit Polyvinylpyrolidon gelöst in Wasser konnte der am Einlauf von Kanalverengungen auftretende Umlaufwirbel sichtbar gemacht werden. Für einige Kunststoffe wurden Hinweise zur Optimierung der Geometrie von Punktangüssen gegeben.

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 Friedrich Johannaber

Friedrich Johannaber
Institut für Kunststoffverarbeitung
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Informationen

Freie Schlagwörter: Schmelze-Fließverhalten, enge Kanäle, Schererwärmung, kleine Angüsse, Gleitstoffe, Druckverlust, Strukturviskosität, Weißenberg Effekt, Tixotropie
Institut / Lehrstuhl: Fakultät für Maschinenwesen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. G. Menges (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. A. H. Hennig, Prof. Dr.-Ing. K. Krekeler
Erscheinungsjahr: 1968
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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