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18.07.2005

Extrusion im Magnetfeld

Bild 1. Extrudierte flexible Magnetbänder und Profile (© KTP)

Bild 1. Extrudierte flexible Magnetbänder und Profile (© KTP)

Die Viskosität von ferromagnetisch gefüllten Thermoplasten kann erhöht werden, indem am Extrusionswerkzeug ein Magnetfeld angelegt wird. Je kühler die Schmelze, desto stärker ist der Einfluss des Magnetfelds.

Ein wachsendes Marktsegment im Bereich der Permanentmagneten sind Polymer gebundene Magnete. Diese bestehen aus einer Kunststoffmatrix mit magnetischen Füllstoffen. Ferritmagnetprodukte in Form von Bändern oder von Folien können durch Extrusion hergestellt werden.

Mitarbeiter des Institut für Kunststofftechnik der Universität Paderborn (KTP) konnten jetzt zeigen, dass sich die Viskosität magnetischer Compounds erhöht, wenn im Bereich des Extrusionswerkzeugs ein Magnetfeld wirkt. Außerdem wurde eine Wechselwirkung zwischen Magnetfeld und Temperatur festgestellt: Je höher das Magnetfeld ist, umso temperatursensibler ist die Viskosität des Compounds. Umgekehrt gilt, dass bei niedrigen Temperaturen das Magnetfeld die Viskosität stärker beeinflusst als bei hohen Temperaturen.

Im Versuchsstand wurde das Magnetfeld quer zur Extrusionsrichtung angelegt. Die magnetische Induktion erreichte ca. 1 T (Tesla). Mit diesem Versuchsaufbau wurde der Einfluss des Magnetfelds auf das Fließverhalten von verschiedenen Mischungen aus Polyamid 6 als Matrixkomponente und Strontiumferrit als Füllstoff untersucht.

Bild 2. Schematische Darstellung eines Anlagenaufbaus für die Magnetisierung von Extrudaten (Magnetfeld quer zur Extrusionsrichtung) (© KTP)

Bild 2. Schematische Darstellung eines Anlagenaufbaus für die Magnetisierung von Extrudaten (Magnetfeld quer zur Extrusionsrichtung) (© KTP)

Der Füllstoffgehalt und die Magnetfeldstärke wurden stufenweise variiert. Die Compounds wurden bei verschiedenen Durchsätzen und Schmelzetemperaturen verarbeitet. In allen Versuchen zeigte die Magnetkraft einen starken Einfluss auf die Viskosität des Compounds. Die Magnetisierung bewirkt eine Ausrichtung der Elementarmagneten der Ferritplättchen.

Um präzisere Aussagen zu erhalten, wurde das gesamte Versuchsfeld mit Hilfe der multiplen Regressionsanalyse analysiert. Das Modell wurde mit einem Vertrauensniveau von 90% aus 156 Versuchseinzelwerten mit einem Bestimmtheitsmaß von 0,8576 berechnet und kann somit als statistisch aussagefähig gewertet werden.

Der Füllstoffanteil hat danach erwartungsgemäß einen direkten und wesentlichen Einfluss auf das Fließverhalten der Compounds. Darüber hinaus ist ein Wechselwirkungseffekt zwischen Füllstoffanteil und Temperatur deutlich erkennbar. Bei niedrigeren Temperaturen hat der Füllstoffanteil einen stärkeren Einfluss auf die Viskosität des Compounds als bei höheren Temperaturen.

Der Parameter Magnetfluss nimmt im Regressionsmodell eine bedeutende Rolle ein. Hierbei ist sowohl eine Hauptwirkung als auch ein Wechselwirkungseffekt zwischen der Temperatur und dem Magnetfluss zu verzeichnen. Die Viskosität wird durch das Magnetfeld umso mehr erhöht, je niedriger die Temperaturen sind.

Eine direkte Abhängigkeit des Fließverhaltens von der Temperatur ist ohne Berücksichtigung der Wechselwirkungseffekte mit Magnetfluss und Füllstoffanteil hingegen nur in sehr geringem Maße erkennbar. Ebenso kann nur ein geringer Effekt des Füllstoffanteils und der Schergeschwindigkeit verzeichnet werden.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Institut für Kunststofftechnik
Universität Paderborn
Warburger Strasse 100
DE 33098 Paderborn
Tel: +49 5251 60-2451
Fax: +49 5251 60-3821


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