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Zeichne für eine Schleppströmung die Schubspannung, Scherrate und Geschwindigkeit für ein
newtonsches n=1
strukturviskoses 0
dilatantes 1
Fluid ein!
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Zeichne für eine Rohrströmung die Schubspannung, Scherrate und Geschwindigkeit für ein
newtonsches n=1
strukturviskoses 0
dilatantes 1
Fluid ein!
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Was sind dehnrheologische Eigenschaften im Bezug auf Kunststoffe?
Wie kann dies genutzt werden (in welchen Verfahren)?
- Neben Scherung erfahren Kunststoffschmelzen während Verarbeitung Dehndeformationen (z. B. wenn Schmelze in Fließrichtung beschleunigt oder verzögert wird)
- Durch gezielte Dehnung kann Produkt durch Einbringen einer Orientierung der Kettenmoleküle verstärkt werden (z. B. Extrusionsblasformen, Faserspinnen)
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Welcher Wert beschreibt Viskosität in Dehnströmungen?
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Zeige bei folgenden Fertigungsverfahren an welchen Stellen Dehnströmungen auftreten!
Schäumen
Folienblasen
Thermoformen
Beschichten
Spinnen
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Trage bei dieser Schnecke ein, wo Dehn- und wo Scherspannungen auftreten!
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Welche Ausführungen von Misch- und Knetelementen kennst du?
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Trage die Viskositätkurven für ein rein viskoses und ein viskoelastisches Fluid auf!
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Trage für ein Viskoses Fluid und ein Viskoelastisches Fluid jeweils die Normalspannungsdifferenz und Schubspannung über der Scherrate auf!
Welche Unterschiede ergeben sich?
- Viskoses Fluid: Normalspannungsdifferenz kleiner als Schubspannung
- Viskoelastisches Fluid: Normalspannungsdifferenz größer als Schubspannung
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Welcher Effekt tritt am Düsenaustritt bei Polymerfluiden auf?
Wann hat dies besondere Relevanz?
- Strangaufweitung
- bei der Extrusion praktische Relevanz
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Wodurch kommt die Strangaufweitung zustande?
- Strangaufweitung als Folge der Relaxation von elastischer Deformation
- Infolge der Scherdeformation tritt eine Orientierung der Moleküle in Scherungsrichtung auf
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Wodurch wird die Strangaufweitung beeinflusst?
- Die Strangaufweitung ist umso größer, je weniger Zeit für eine Relaxation besteht (je kürzer der enge Querschnitt ist)
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Welche Fließinstabilitäten können bei der Extrusion von Polymerschmelzen auftreten (4)?
- Haifischhaut
- Druckoszillationen
- Superflow
- Schmelzebruch
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Trage für lineares Polyethylen die Schubspannung über der Schergeschwindigkeit auf und kennzeichne im Verlauf die Möglichen Instabilitäten!
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Ordne den folgenden Zuständen jeweils die passenden Bilder zu!
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Wodurch entsteht die Haifischhaut?
Sharkskin entsteht am Düsenausgang durch Änderung des Geschwindigkeitsprofils
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Zeige anhand einer Skizze wie sich das Geschwindigkeitsprofil am Düsenaustritt ändert!
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Wodurch kann Sharkskin verhindert werden?
- Abrunden des Düsenausgangs
- Modifizierung der Düsenoberfläche mit PTFE
- Zugabe von Additiven in das Polymer (PTFE, Bornitrid)
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Welcher Effekt ist hier zu beobachten?
Weissenberg-Effekt
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Was ist der Weissenberg-Effekt?
Wordurch entsteht er?
- Aus Normalspannungsdifferenz resultiert Druckverteilung, die zu Anstieg des Fluides in Wellennähe führt
- hohe Normalspannungsdifferenzen im Vergleich zur Schubspannung führen zu einer Behinderung durch Strömungsphänomene
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Welcher Effekt ist hier zu beobachten?
Wie entsteht er?
- Open-Syphon-Effekt
- Durch hohe Dehnviskosität kommt es beim Ausgießen zum Entleeren des Behälters
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Trage das spezifische Volkumen eines amorphen Kunststoffs über der Temperatur auf (Beschriftungen!)!
Was ist zu beobachten?
- kein echter Phasenübergang =>strukturlos eerstarrte Schmelze
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Trage das spezifische Volkumen eines teilkristallinen Kunststoffs über der Temperatur auf (Beschriftungen!)!
Was ist zu beobachten?
- Moleküle ordnen sich in kristallinen Bereichen an
- => die Packungsdichte steigt und das Volumen nimmt deutlich ab
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Warum brauchen teilkristalline Polymere mehr Energie zum Aufschmelzen?
Kristallisation ist ein exothermer Vorgang, die Wärme freisetzt bzw. zusätzliche Wärme beim Aufschmelzen erfordert
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Was ist der Effekt der Nachkristallisation?
- Erhöhung des Kristallisationsgrades durch Fortschreiten der Kristallisation weit unterhalb der Schmelztemperatur. Tritt insbesondere stark in Erscheinung wenn die Kristallisation durch schnelle Abkühlung unterdrückt wurde
- Dadurch sind Änderungen der Dichte und der Eigenschaften von Kunststoff-Fertigteilen auch noch nach Monaten möglich
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Trage das spez. Volumen für teilkristalline Polymere über der Temperatur auf und trage Verläufe für eine schnelle und eine langsame Abkühlung ein!
Benenne wichtige Werte und Effekte!
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Zeige die Druckabhängigkeit des spezifischen Volumens für einen amorphen Kunststoff in einem Diagramm (3 untersch. Drücke)!
Beschrifte die Achsen, gib spez. Temperaturen an!
- TG = Glastemperatur
- TE = Erweichungstemperatur
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Zeige die Druckabhängigkeit des spezifischen Volumens für einen teilkristallinen Kunststoff in einem Diagramm (3 untersch. Drücke)!
Beschrifte die Achsen, gib spez. Temperaturen an!
- TK = Kristallitschmelztemperatur
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