Verwendung einer Gummiextrudermaschine im Labormaßstab beim Testen von unvulkanisiertem Gummi

Um die Vielfalt der prozessrelevanten Prüfmethoden für Kautschukanwendungen zu erweitern, stehen für Drehmomentrheometer Kautschukextruder im Labormaßstab (mit Walzenzuführung) zur Verfügung. Diese Messextruder wurden speziell entwickelt, um Extrusionsprozesse zu simulieren und gleichzeitig die Prozessparameter zu kontrollieren und auszuwerten.

Die Messung Gummiextrudermaschine lassen sich problemlos mit einer Vielzahl von Matrizen bestücken, die je nach Geometrie für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind. Im Folgenden werden drei verschiedene Verfahren vorgestellt, die bei der Lösung von Problemen bei der Verarbeitung von unvulkanisiertem Kautschuk hilfreich sein können.

Automatische Extrusions-Kapillar-Messung Kapillar-Messungen zeigen ihre Vorteile dort, wo Informationen über das Fließverhalten eines unvulkanisierten Compounds als Absolutwert benötigt werden.

Als Anwendung sind Spritzgussverfahren (z. B. für Dichtungen und O-Ringe) zu nennen, bei denen rheologische Faktoren den Prozesserfolg maßgeblich beeinflussen. Aufgrund der engen Spaltmaße und des hohen Schmelzflusses der Gummimischung können in den Einspritzkanälen extrem hohe Scherraten auftreten. Andererseits ist das endgültige Füllen der Form langsam und die aufgebrachte Scherung ist gering.

Kautschukmischungen zeigen in der Regel ein pseudoplastisches Fließverhalten. Auf eine Gummimischung können während der Verarbeitung verschiedene Schubspannungen ausgeübt werden. Da die Viskosität stark von den Schergeschwindigkeiten abhängt, ist es zwingend erforderlich, die Viskosität in Abhängigkeit von den relevanten Schergeschwindigkeiten zu charakterisieren. Das Hauptziel des Verfahrenstechnikers ist die Ermittlung dieser Zusammenhänge für den Spritzgießprozess.

Bei Extrusionskapillarmessungen wird die Masse durch eine Schlitzkapillare und eine Stabkapillardüse gepresst. Die Schlitzkapillardüse deckt einen Schergeschwindigkeitsbereich ab, der normalerweise bei Extrusionsprozessen akkurat ist. Der Materialfluss in der kleineren Stabkapillare erreicht deutlich höhere Scherraten, die eher mit dem Spritzgussverfahren korrelieren. Die rheologischen Faktoren werden aus dem Differenzdruck und dem Volumenstrom berechnet.

Der große Vorteil von Extrusionskapillarmessungen besteht darin, dass die Probe unter Prozessbedingungen zum Fließen gebracht wird.

Da dieser Test vollautomatisch durchgeführt werden kann, eignet er sich auch zur schnellen und sehr genauen Qualitätskontrolldifferenzierung verschiedener Chargen.

Düsenquellverhalten Neben der Viskosität hat die Elastizität der Polymerschmelze großen Einfluss auf die Verarbeitung und das Endprodukt. Reifenkomponenten wie Laufflächenprofile müssen in sehr engen Toleranzen extrudiert werden. Der Erfolg dieses Verfahrens hängt von der Ebenheit des Rohkautschukpolymers ab, das für die Mischung verwendet wird. Weicht dieser Grundwerkstoff in seinem elastischen Verhalten geringfügig ab, können die vorgegebenen Toleranzen für das Endprodukt, eine solche Gleichmäßigkeit, nicht erreicht werden. Um sicherzustellen, dass Ihr Prozess die Toleranz nicht überschreitet, kann der Die-Swell-Test ein nützliches Instrument zur Qualitätskontrolle sein.

Bei diesem Test, der direkt mit der oben beschriebenen Kapillarmessung verknüpft werden kann, misst ein Lasersensor gleichzeitig die Quellung des extrudierten Strangs. In Abhängigkeit von der aufgebrachten Schergeschwindigkeit wird die Viskosität und die Formquellung, die ein Maß für die Elastizität ist, ausgewertet. Die Tests zeigen sehr deutlich, dass das Viskositätsverhalten beider Compounds strukturviskos ist und sich kaum unterscheidet. Andererseits ist das elastische Verhalten beider Proben extrem unterschiedlich. Mit diesen Informationen kann die Verarbeitung eines Compounds einfach optimiert werden. Zeit- und kostenintensive empirische Tests für z.B. die Konstruktion einer neuen Matrize auf produktionsskalierten Maschinen kann minimiert werden.3