Strukturviskosität 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.
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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.

1;Vorwort;62;Der Autor;83;Inhaltsverzeichnis;104;Wichtige Formeln der Rheologie;164.1;Die Gleichungen von Hagen-Poiseuille;164.2;Gleichungen für die repräsentative Schergeschwindigkeit;174.3;Gleichungen für die Viskositätsberechnung;174.4;Gleichungen für den Temperaturverschiebungsfaktor aT;185;1 Einleitung;205.1;1.1 Wozu benötigt man die Rheologie in der Kunststofftechnik?;225.2;1.2 Computerunterstützende Simulationsprogramme zur Auslegung von Spritzgießwerkzeugen;266;2 Rheologische Phänomene;306.1;2.1 Strukturviskosität;326.1.1;2.1.1 Strukturviskoses Fließverhalten von Kunststoffen;336.2;2.2 Dilatanz;356.3;2.3 Thixotropie und Rheopexie;376.4;2.4 Grenzfließspannung und Bingham-Verhalten;396.5;2.5 Normalspannungen;426.5.1;2.5.1 Herkunft, Definition und Charakterisierung;426.5.2;2.5.2 Viskoelastische und Normalspannungseffekte;436.5.2.1;2.5.2.1 Weissenberg-Effekt;436.5.2.2;2.5.2.2 Strangschwellen (engl.: die swelling effect);457;3 Rheologische Grundkörper;507.1;3.1 Der ideal elastische Festkörper;517.2;3.2 Der ideal viskose Körper (Newtonsches Fluid);527.3;3.3 Der viskoelastische Körper;537.3.1;3.3.1 Allgemeiner viskoelastischer Stoff;568;4 Der Scherversuch und die Herleitung des Newtonschen Reibungsgesetzes (Stoffgesetz);588.1;4.1 Der Scherversuch;588.2;4.2 Wichtige rheologische Stoffgesetze;649;5 Strömungsarten;6610;6 Rheometrie-Viskosimetrie und Stoffdatenermittlung;8010.1;6.1 Anwendungsbereich der Viskosimetertypen;8110.2;6.2 Voraussetzung für die Ermittlung der Stoffdaten;8210.3;6.3 Fallrheometer;8410.3.1;6.3.1 Die Ermittlung der Viskosität bei Fallrheometern über das Gesetz von Stokes;8410.3.2;6.3.2 Kugelfallviskosimeter;8610.3.3;6.3.3 Kugel im geneigten Fallrohr;8710.4;6.4 Viskowaage;8810.5;6.5 Rotationsviskosimeter;8810.5.1;6.5.1 Platte-Platte Rheometer;8910.5.2;6.5.2 Kegel-Platte Rheometer;9110.5.2.1;6.5.2.1 Normalspannungen und viskoelastisches Verhalten;9210.5.2.2;6.5.2.2 Messung der Normalspannungen von Fluiden mittels Rotationsrheometrie;9410.5.2.3;6.5.2.3 Messung der viskoelastischen Eigenschaften von Fluiden mittels Oszillationstheometrie (Schwingungsrheometrie);9810.5.2.4;6.5.2.4 Die Cox/Merz-Relation und ähnliche Beziehungen;10510.5.2.5;6.5.2.5 Relaxationstest mittels Rotationsrheometer;10810.6;6.6 Koaxiale Zylindersysteme;11010.7;6.7 Kapillarrheometer;11110.7.1;6.7.1 Niederdruck-Kapillarrheometer;11210.7.2;6.7.2 Hochdruckkapillarrheometer;11510.7.2.1;6.7.2.1 Ermittlung der Massestrom Druckfunktion;11710.7.2.2;6.7.2.2 Berechnung des Massestroms;11710.7.2.3;6.7.2.3 Berechnung der scheinbaren Wandschubspannung und der scheinbaren Wandschergeschwindigkeit;11910.7.2.4;6.7.2.4 Ermittlung der wahren Wandschubspannung;12110.7.2.4.1;6.7.2.4.1 Die Bagley-Korrektur;12110.7.2.5;6.7.2.5 Ermittlung der wahren Wandschergeschwindigkeit;12510.7.2.5.1;6.7.2.5.1 Die Weissenberg-Rabinowitsch-Korrektur;12610.7.2.6;6.7.2.6 Bestimmung Einlauf- und Auslaufdruckverluste, der Normalspannungen und der druckabhängigen Viskosität mittels Inline-Druckrheometer;13010.7.2.7;6.7.2.7 Ermittlung der druckabhängigen Viskosität mittles Inline-Rheometerdüse;13410.8;6.8 Dehnrheologie;13810.8.1;6.8.1 Herkunft und Definition der Dehnviskosität;13810.8.2;6.8.2 Messung von Dehnviskositäten;14010.8.2.1;6.8.2.1 Messungen mit einachsiger Dehnung;14010.8.2.2;6.8.2.2 Ermittlung der Dehnviskosität mit dem Rheotensversuch;14110.8.2.3;6.8.2.3 Ermittlung der Dehnviskosität mit dem Ansatz von F.?N. Cogswell;14510.9;6.9 Theorie und Praxis der Lösungsviskosimetrie;14910.9.1;6.9.1 Beispielmessung der Lösungsviskosität anhand von Polyethylenterephthalat (PET), (Intrinsic Viscosity, Grenzfließzahl);15710.9.1.1;6.9.1.1 Informationen von Schott Instruments zur Messung der Lösungsviskosität;16310.9.1.2;6.9.1.2 Bestimmung des K-Werts in Lösung nach Fikentscher;16411;7 Viskosimetrie - Einflüsse auf die rheologischen Stoffdaten;16611.1;7.1 Einfluss der Dissipation;16611.2;7.2 Einfluss der Temperatur au