Morphologieausbildung in strömenden Kunststoffgemischen

Abstract

Thema der vorliegenden Arbeit ist die Analyse der Dispersionsausbildung bei der Mischung hochviskoser und thermodynamisch unverträglicher Fluide. Den praktischen Hintergrund bildet die Herstellung von Zweiphasenwerkstoffen in der Kunststofftechnologie. Mit einem Gemisch aus Polyethylen und Polystyrol werden Experimente in einfachen Scherströmungen durchgeführt und ausgewertet. Auf der Basis von Modellen aus der Literatur wird ein Verfahren zur morphologischen Analyse entwickelt und verifiziert. Im zweiten Teil der Arbeit wird das Strömungsfeld im vollgefüllten Schneckenkanalbereich eines dichtkämmenden Zweischneckenextruders mit gleichsinnig drehenden Wellen in Hinsicht auf die Morphologiausbildung theoretisch untersucht. Mittels eines Zonenmodells wird die komplexe Strömung im Schneckenkanalbereich auf einfachere Strömungsformen abgebildet. Mit Hilfe einer detaillierten Untersuchung wird der Gültigkeitsbereich des vereinfachten Modells eingegrenzt.

The subject of this thesis is the dispersion refinement in immiscible blends of highly viscous fluids. This is of practical interest for designing two-phase materials in polymer technology. The mixing process for a blend consisting of polyethylene and polystyrene in simple shear flow is studied experimentally. Based on models given in literature a procedure for morphological analysis is developed and verified. The second part of the paper deals with the classification of the flow field that is generated along the filled screw section of a co-rotating intermeshing twin-screw extruder under morphological aspects. A zone model of reduced complexity is introduced for the fully filled screw sections. A detailed analysis is done to check the validity of this reduction of dimension.