Extrusion 3-2023

den im Versuchsraum minimalen Wert ein. Auch ist zu erken- nen, dass ab einer 12-fachen Verstreckung starke Schwingun- gen auftreten. Das Material 50/50 PP zeigt bereits eine deutliche Erhöhung der Steigung bzw. der Dehnviskosität. Zudem wird deutlich, dass erst ab einer 15-fachen Verstreckung größere Schwingungen einsetzen. Eine weitere Steigerung des hochschmelzefesten (0/100) PP-Anteils äußert sich in einer geringfügigen Erhöhung der Steigung bzw. Dehnviskosität, jedoch eine deutlich gerin- gere Verstreckbarkeit gegenüber dem 50/50 PP. Der Effekt der Erhöhung des hochschmelzefesten Anteils ist von 100/00 PP auf 50/50 PP im Hinblick auf die Steigung bzw. Dehnviskosität sowie auf die erreichbare Kraft am größten. Bei einer weiteren Erhö- hung von 50/50 PP auf 0/100 PP kann nur noch eine geringe Er- höhung der Steigung bzw. Dehnviskosität und der Kraft erreicht werden, während die erreichbare Verstreckung der Schmelze bei 50/50 PP mit 15 maximal ist. In Bild 3 sind die Rezeptureinflüsse auf die gemessenen bzw. be- rechneten Dehnviskositäten für eine Dehnrate von 3 1/s zu er- kennen. Dabei sind in Grün die Dehnviskositätsänderungen infolge einer Erhöhung des hochschmelzefesten PP-Anteils vom linearen Ausgangswerkstoff 100/0 PP auf die 50/50 PP Mischung dargestellt. In Grau sind die Dehnviskositätsänderungen infolge der weiteren Erhöhung des hochschmelzefesten PP-Anteils von 50/50 PP auf das langkettenverzweigte 0/100 PP abgebildet. Die Rheotens-Messungen zeigen, dass eine erstmalige Erhöhung des hochschmelzefesten PP-Anteils um 50 %-Gew. ausgehend vom linearen Ausgangswerkstoff 100/0 PP eine Zunahme der uniaxialen Dehnviskosität von circa 18.000 Pa*s bewirkt. Eine weitere Erhöhung des hochschmelzefesten Anteils äußert sich in einer wesentlich geringeren Steigerung der Dehnviskosität von nur noch circa 5500 Pa*s. Die Abschätzung der Dehnviskosität aus den Scherviskositäten über das Viskositätsverhältnis nach Trouton erweisen sich hin- gegen als ungeeignet. Die Effekte deuten jeweils in die falsche Richtung, da nach dieser Abschätzung mit einer Zunahme des hochschmelzefesten PP-Anteils die Dehnviskosität jeweils ab- nimmt. Die bei den HKR-Messungen aufgezeichneten Einlaufdruckver- luste können zur Berechnung der uniaxialen Dehnviskosität nach dem Modell von Gibson herangezogen werden [Gib89]. Die Ef- fekte zeigen ähnliche Tendenzen zu den Rheotens-Messungen auf, wobei die Dehnviskositätszunahme vom 100/0 PP auf die 50/50 PP Mischung um circa 76 Prozent höher ist als beim Rheo- tens. Eine weitere Erhöhung des hochschmelzefesten PP-Anteils führt wiederum – verglichen mit den Rheotens-Daten – zu einer geringeren Zunahme der Dehnviskosität. Die Dehnviskositätszu- nahme bei der Steigerung von 50/50 PP auf 0/100 PP beträgt bei der Berechnung nach Gibson nur 25 Prozent der per Rheo- tens-Messungen bestimmten Zunahme. Die Ergebnisse des Inline-Dehnrheometers zeigen ähnliche Ten- denzen zu den Ergebnissen der Rheotens-Messungen auf. Die Dehnviskositätszunahme infolge der initialen Erhöhung des hochschmelzefesten PP-Anteils von 100/0 PP auf 50/50 PP ist um lediglich 9 Prozent höher als beim Rheotens. Bei einer wei- teren Steigerung des hochschmelzefesten PP Anteils ist der Ef- fekt auf die Dehnviskosität um circa 75 Prozent größer als der Effekt des Rheotens. Insgesamt erweisen sich die Ergebnisse des Inline-Dehnrheometers als vielversprechend, da beide darge- stellten Effekte in die physikalisch richtige Richtung zeigen und sich in gleicher Größenordnung wie die Ergebnisse der Referenz- Rheotens-Messungen befinden. Fazit Scheinbar geringe Änderungen der Rezeptur führen in der Kunststoffverarbeitung oftmals zu signifikanten Veränderungen in den Produkteigenschaften. Aufklärung über solche Effekte können Inline-Rheometermessungen schaffen. Hierzu wurde das vorgestellte Inline-Dehnrheometer zur Analyse des Einflusses von Rezepturänderungen auf die resultierende Dehnviskositäten un- tersucht. Dabei wurden ein PP mit linearer Molekularstruktur, ein hochschmelzefestes PP mit Langkettenverzweigungen sowie eine 50/50 Mischung dieser beiden PP-Werkstoffe untersucht. Die Messungen zeigen, dass eine erstmalige Erhöhung des lang- kettenverzweigten PP-Anteils zu einer deutlichen Zunahme der Dehnviskosität führt, während bei einer weiteren Steigerung nur noch eine geringe Verbesserung erzielbar ist. Zudem zeigen die Untersuchungen am Inline-Dehnrheometer vergleichbare Er- gebnisse mit denen des etablierten Rheotens auf. Daher kann angenommen werden, dass das Inline-Dehnrheometer analog zum Rheotens ein geeignetes Messinstrument ist, um den Ein- fluss rezeptiver Änderungen auf die Dehnviskosität zu untersu- chen. Vorteilig am entwickelten Dehnrheometer ist neben der Inline-Fähigkeit speziell die Prozessnähe der Messung. Insbe- sondere KMU könnten mit diesem Inline-Dehnrheometer Mate- rialien (zum Beispiel auch Rezyklate) für den Einsatz in Schaumextrudaten quantifizieren. 32 Schaumextrusion – Aus der Forschung Extrusion 3/2023 Bild 3: Messergebnisse der untersuchten Verfahren Effekt 100/0 PP auf 50/50 PP Effekt 50/50 PP auf 100/0 PP Referenz: Rheotens-Messung Abschätzung nach Trouton Berechnung nach Gibson Inline- Dehnrheometer 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10,000 5.000 0 -5.000 -10.000 Dehnviskositätsänderung [Pa*s]