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Rheologie der Kunststoffe Theorie und Praxis

:	Thomas Schröder
:	Rheologie der Kunststoffe Theorie und Praxis
:	Carl Hanser Fachbuchverlag
:	9783446457225
:	1
:	CHF 34.20
:

:	Chemische Technik
:	German

:	382
:	Wasserzeichen
:	PC/MAC/eReader/Tablet
:	PDF

Strukturvisko ität und visko-elastische Eigenschaften der Kunststoffe
Die Rheologie beschreibt das Fließen und die Deformation der Stoffe. Insbesondere Kunststoffe zeichnen sich durch ihr spezielles Fließverhalten aus. So ist die Zähigkeit der Kunststoffe, auch Viskosität genannt, nicht nur von Temperatur und Druck abhängig, sondern auch von der Strömungsgeschwindigkeit. Dieses als Strukturviskosität bezeichnete Fließverhalten wird anschaulich in diesem Fachbuch beschrieben. Darüber hinaus besitzen Kunststoffe aufgrund ihrer molekularen Kettenstruktur visko-elastische Eigenschaften, die sich auf die Strömungsprozesse auswirken.
Der Inhalt
Zunächst werden unterschiedliche Messverfahren, die zur Messung dieser Eigenschaften geeignet sind, dargestellt und auch deren Messergebnisse diskutiert. Anschließend werden die Gesetze erklärt, mit welchen sich das spezielle Fließverhalten der Kunststoffe beschreiben lässt. Nach der Herleitung der Strömungsgleichungen werden diese dann abschließend zur Berechnung von Strömungsvorgängen, für die Verarbeitungsverfahren Extrusion und Spritzgießen, genutzt.
Rechenbeispiele mit Lösungen
Neben den allgemeinen Grundlagen gibt es zu jedem Kapitel Rechenbeispiele aus der Praxis. Der Leser hat somit die Möglichkeit die Grundlagen zu studieren und gleichzeitig auch die gewonnenen Kenntnisse anzuwenden.
Extra: E-Book inside

Prof. Dr.-Ing. Thomas Schröder hat an der RWTH Aachen Maschinenbau Fachrichtung Kunststofftechnik studiert. Im Anschluss an das Studium promovierte er über das Thema Gasinjektionstechnik beim Spritzgießen bei Prof. Dr. Dr. Walter Michaeli. Nach einer sechsjährigen Tätigkeit bei einem Kunststoffverarbeiter wechselte er nach Hamburg zur damaligen Firma Krupp Corpoplast. Dort war er für die Systeme zur Herstellung von Vorformlingen verantwortlich. Im Anschluss an diese Tätigkeit leitete er die Anwendungstechnik PET bei dem Spritzgießmaschinenhersteller Fa. Netstal in der Schweiz. Im Jahr 2001 entschied er sich für eine neue Herausforderung an der Hochschule Darmstadt (h_da). Heute lehrt er im Fachbereich Maschinenbau und Kunststofftechnik u.a. die Fächer Spritzgießen, Werkzeugbau, Rheologie, Simulationstechnologie. Des Weiteren ist er Mitglied des Instituts für Kunststofftechnik Darmstadt (ikd) und Vorsitzender der GFTN.

Wichtige Formeln der Rheologie
1 Einleitung
2 Rheologische Phänomene
3 Rheologische Grundkörper
4 Der Scherversuch und die Herleitung des Newtonschen Reibungsgesetzes
5 Strömungsarten
6 Rheometrie-Viskosimetrie und Stoffdatenermittlung
7 Viskosimetrie - Einflüsse auf die rheologischen Stoffdaten
8 Viskosimetrie - Mathematische Beschreibung der Fließkurve
9 Berechnung von Fließvorgängen
10 Die Methode der repräsentativen Schergeschwindigkeit
11 Berechnung von Fließvorgängen beim Spritzgießen
12 Berechnung von Fließvorgängen in Heißkanalsystemen und Extrusionswerkzeugen
13 Scher- und Dehndruckverluste an Querschnittsübergängen
14 Die rheologische Werkzeugauslegung beim Spritzgießen mit der Füllbildmethode
15 Schneckenströmungen
16 Probleme beim Fließen und Lösungen

	Vorwort	6
	Der Autor	8
	Inhaltsverzeichnis	10
	Wichtige Formeln der Rheologie	16
	Die Gleichungen von Hagen-Poiseuille	16
	Gleichungen für die repräsentative Schergeschwindigkeit	17
	Gleichungen für die Viskositätsberechnung	17
	Gleichungen für den Temperaturverschiebungsfaktor aT	18
	1 Einleitung	20
	1.1 Wozu benötigt man die Rheologie in der Kunststofftechnik?	22
	1.2 Computerunterstützende Simulationsprogramme zur Auslegung von Spritzgießwerkzeugen	26
	2 Rheologische Phänomene	30
	2.1 Strukturviskosität	32
	2.1.1 Strukturviskoses Fließverhalten von Kunststoffen	33
	2.2 Dilatanz	35
	2.3 Thixotropie und Rheopexie	37
	2.4 Grenzfließspannung und Bingham-Verhalten	39
	2.5 Normalspannungen	42
	2.5.1 Herkunft, Definition und Charakterisierung	42
	2.5.2 Viskoelastische und Normalspannungseffekte	43
	2.5.2.1 Weissenberg-Effekt	43
	2.5.2.2 Strangschwellen (engl.: die swelling effect)	45
	3 Rheologische Grundkörper	50
	3.1 Der ideal elastische Festkörper	51
	3.2 Der ideal viskose Körper (Newtonsches Fluid)	52
	3.3 Der viskoelastische Körper	53
	3.3.1 Allgemeiner viskoelastischer Stoff	56
	4 Der Scherversuch und die Herleitung des Newtonschen Reibungsgesetzes (Stoffgesetz)	58
	4.1 Der Scherversuch	58
	4.2 Wichtige rheologische Stoffgesetze	64
	5 Strömungsarten	66
	6 Rheometrie-Viskosimetrie und Stoffdatenermittlung	80
	6.1 Anwendungsbereich der Viskosimetertypen	81
	6.2 Voraussetzung für die Ermittlung der Stoffdaten	82
	6.3 Fallrheometer	84
	6.3.1 Die Ermittlung der Viskosität bei Fallrheometern über das Gesetz von Stokes	84
	6.3.2 Kugelfallviskosimeter	86
	6.3.3 Kugel im geneigten Fallrohr	87
	6.4 Viskowaage	88
	6.5 Rotationsviskosimeter	88
	6.5.1 Platte-Platte Rheometer	89
	6.5.2 Kegel-Platte Rheometer	91
	6.5.2.1 Normalspannungen und viskoelastisches Verhalten	92
	6.5.2.2 Messung der Normalspannungen von Fluiden mittels Rotationsrheometrie	94
	6.5.2.3 Messung der viskoelastischen Eigenschaften von Fluiden mittels Oszillationstheometrie (Schwingungsrheometrie)	98
	6.5.2.4 Die Cox/Merz-Relation und ähnliche Beziehungen	105
	6.5.2.5 Relaxationstest mittels Rotationsrheometer	108
	6.6 Koaxiale Zylindersysteme	110
	6.7 Kapillarrheometer	111
	6.7.1 Niederdruck-Kapillarrheometer	112
	6.7.2 Hochdruckkapillarrheometer	115
	6.7.2.1 Ermittlung der Massestrom Druckfunktion	117
	6.7.2.2 Berechnung des Massestroms	117
	6.7.2.3 Berechnung der scheinbaren Wandschubspannung und der scheinbaren Wandschergeschwindigkeit	119
	6.7.2.4 Ermittlung der wahren Wandschubspannung	121
	6.7.2.4.1 Die Bagley-Korrektur	121
	6.7.2.5 Ermittlung der wahren Wandschergeschwindigkeit	125
	6.7.2.5.1 Die Weissenberg-Rabinowitsch-Korrektur	126
	6.7.2.6 Bestimmung Einlauf- und Auslaufdruckverluste, der Normalspannungen und der druckabhängigen Viskosität mittels Inline-Druckrheometer	130
	6.7.2.7 Ermittlung der druckabhängigen Viskosität mittles Inline-Rheometerdüse	134
	6.8 Dehnrheologie	138
	6.8.1 Herkunft und Definition der Dehnviskosität	138
	6.8.2 Messung von Dehnviskositäten	140
	6.8.2.1 Messungen mit einachsiger Dehnung	140
	6.8.2.2 Ermittlung der Dehnviskosität mit dem Rheotensversuch	141
	6.8.2.3 Ermittlung der Dehnviskosität mit dem Ansatz von F.?N. Cogswell	145
	6.9 Theorie und Praxis der Lösungsviskosimetrie	149
	6.9.1 Beispielmessung der Lösungsviskosität anhand von Polyethylenterephthalat (PET), (Intrinsic Viscosity, Grenzfließzahl)	157
	6.9.1.1 Informationen von Schott Instruments zur Messung der Lösungsviskosität	163
	6.9.1.2 Bestimmung des K-Werts in Lösung nach Fikentscher	164
	7 Viskosimetrie – Einflüsse auf die rheologischen Stoffdaten	166
	7.1 Einfluss der Dissipation	166
	7.2 Einfluss der Temperatur auf die Fließkurve	169
	7.2.1 Der Temperaturverschiebungsfaktor	171