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Prozessoptimierung bei Gummimischungen durch Viskositätsmessungen mit Kapillarrheometer
Ein führender Hersteller von Gummiprodukten hatte Probleme bei der Extrusion von nicht vulkanisiertem Gummi. Änderungen in der Zusammensetzung (Rezeptur) führten zu nicht vorhersagbaren Ergebnissen.
Mit einem Instron-Kapillarrheometer CEAST SR20 (SmartRHEO 2000) wurden deshalb die Unterschiede zwischen drei verschiedenen Gummimischungen bei konstanter Extrusions-Scherrate bei mehreren unterschiedlichen Scherraten untersucht. Die gewonnenen Daten zeigen, dass mit diesem System das Verarbeitungsverhalten nicht vulkanisierter Gummimischungen bei unterschiedlichen Prozesstemperaturen, Drücken und Scherraten präzise analysiert werden kann.
Mit Hilfe der gewonnenen Daten konnte die Qualität des eingehenden Rohmaterials geprüft und dieses als "gut" oder "schlecht" eingestuft werden. Chargen, die den Qualitätsanforderungen nicht entsprachen, konnten so ausgesondert werden, bevor weitere Zeit in den Mischvorgang, weitere Prüfungen, die Durchführung von Testläufen etc. investiert wurde. Dies ermöglichte erhebliche Kostensenkungen (grob gesagt gilt, dass die Kosten für einen fehlgeschlagenen Testlauf ungefähr dem Preis eines Rheometers entsprechen). Schließlich können auf der Grundlage solcher Daten die Verarbeitungsbedingungen so angepasst werden, dass auch mit einer "schlechten" Probe erfolgreich hochwertige Endprodukte hergestellt werden können. Nach dem ersten Durchlauf können z.B. Extrudertemperatur, -Geschwindigkeit (Schergeschwindigkeit) oder -Drehmoment (Druck) angepasst werden, oder es kann "schlechtes" Material mit "gutem" Material gemischt, die Prüfungen mit dem Kapillarrheometer wiederholt und damit eine geeignete Mischung bestimmt werden, so dass das Endprodukt mit nur geringfügigen Änderungen der Verarbeitungsbedingungen den erforderlichen Qualitätsstandards entspricht. All dies bedingt genauere Kenntnis der Verarbeitungsbedingungen und die Korrelation mit den Erkenntnissen, die aus den rheologischen Daten gewonnen wurden.
Die gewonnenen Ergebnisse zeigen die Leistungsstärke und Flexibilität des CEAST-SmartRHEO-Kapillarrheometers und dessen Fähigkeit, präzise Daten über 4 Dekaden (Scherung) bzw. über 3 Dekaden (Viskosität) zu liefern. Ein effektives Viskositätsprofil kann für alle drei nicht gehärteten Gummiwerkstoffe erstellt und die Viskosität des Materials bei unterschiedlichen Verarbeitungsbedingungen vorhergesagt werden. Damit kann der optimale Verarbeitungsbereich (100 bis 1000 s-1) bestimmt werden - und all dies innerhalb kürzester Zeit bei den während der Verarbeitung gegebenen Schergeschwindigkeiten.
Short description of the innovative Instron® line of CEAST SmartRHEO Series of Capillary Rheometer systems for an accurate investigation of the rheological properties of polymeric materials.
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- 1/26/2017
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