Rheometerunabhängige Beschreibung des Wandgleitverhaltens von Kautschukmischungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Aufgrund ihrer komplexen Zusammensetzung neigen Kautschukmischungen zu Fließanomalien wie Wandgleiten, was eine materialspezifische Charakterisierung mit geeigneten Prüfmethoden erfordert. Ungeachtet dessen wird sowohl bei der rheologischen Materialcharakterisierung als auch bei darauf aufbauenden numerischen Strömungssimulationen zur realitätsnahen Abbildung von Verarbeitungsprozessen häufig vereinfacht von wandhaftenden Randbedingungen ausgegangen. Darüber hinaus liefern Wandgleitkorrekturverfahren aus dem Stand der Technik für Kautschukmischungen häufig physikalisch unplausible Ergebnisse. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde das Ziel verfolgt, eine rheometerunabhängige Methodik zur Beschreibung des Wandgleitverhaltens zu erarbeiten. Es konnte gezeigt werden, dass das Wandgleitverhalten von Kautschukmischungen von der Fließkanalgeometrie des Rheometers abhängt und mit dem COULOMBschen Gleitmodell beschrieben werden kann, während die Scherhistorie im Extrusionsprozess näherungsweise keinen Einfluss auf das Wandgleitverhalten hat. Die Ergebnisse führten zu einer Weiterentwicklung eines analytischen Modells zur Beschreibung von Wandgleiteffekten, das z. B. in numerischen Strömungssimulationen genutzt werden kann, um deren Aussagekraft zu verbessern. Ferner wurde nachgewiesen, dass die empirische COX-MERZ Relation für Kautschukmischungen nicht anwendbar ist, während kontinuierliche Rotationsmessungen eine Abschätzung des erwartbaren Fließverhaltens erlauben.
Link zum Abschlussbericht
https://oa.tib.eu/renate/handle/123456789/21151
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Wall Slip-Free Viscosity Determination of Filled Rubber Compounds Using Steady-State Shear Measurements. Polymers, 15(22), 4406.
Kleinschmidt, Dennis; Brüning, Florian & Petzke, Jonas
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A critical review of the applicability of the Cox- Merz Relationship on filled Rubber Compounds. Kautschuk Gummi Kunststoffe, Ausgabe 06/2024
KLEINSCHMIDT, D.; BRÜNING, F. & PETZKE, J.
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Applicability of empirical rheological transfer functions on filled rubber compounds. Proceedings of the Deutsche Kautschuk Tagung (DKT) 2024, Nürnberg (Deutschland), 2024
KLEINSCHMIDT, D.; BRÜNING, F. & PETZKE, J.
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Improvement of an alternative method for the correction of wall slip effects in rheological studies of filled rubber compounds. Universidad de los Andes.
Kleinschmidt, Dennis; Petzke, Jonas & Brüning, Florian
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Influence of pre-shearing on the rheological properties of filled rubber compounds. 15th Fall Rubber Colloquium, Hannover (Deutschland), 2024
KLEINSCHMIDT, D. & BRÜNING, F.
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Wall Slip-Free Measurement of the Steadystate Shear Viscosity of Filled Rubber Compounds Using a Closed Cavity Rheometer. Proceedings of Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), St. Louis (USA), 2024
KLEINSCHMIDT, D.; BRÜNING, F. & PETZKE, J.
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Characterization of the wall slip behavior of filled rubber compounds considering the critical wall shear stress. RubberCon 2025, Stockholm (Schweden), 2025
KLEINSCHMIDT, D. & BRÜNING, F.
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Influence of pre-Shearing on the rheological Properties of filled Rubber Compounds. Kautschuk Gummi Kunststoffe, Ausgabe 03/2025
KLEINSCHMIDT, D. & BRÜNING, F.
