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--- berechnungen:wandgleitende_materialien [2025/01/13 13:31] – cschall
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-======Wandgleitende Materialien======
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-Bei der Betrachtung von Strömungsvorgängen in Rheometern, aber auch in praktischen Bauteilen wie Düsen, Plastifiziereinheiten und zwischen Walzenspalten, wird üblicherweise von der Voraussetzung ausgegangen, dass die fließende Schmelze wandhaftend ist. Im Falle von Kunststoffschmelzen trifft dies erfahrungsgemäß für die Mehrzahl der Materialien zu. Es gibt jedoch einige Materialien, darunter auch ultrahochmolekulares Polyethylen hoher Dichte (UHMWPE) und das wirtschaftlich wichtige Polyvinylchlorid (PVC, häufig mit äußeren Gleitmitteln zur schonenderen Verarbeitung versehen), welche unter bestimmten Bedingungen wandgleitend sind. Um den Plastifizierprozess auch mit den Simulationsprogrammen **REX** und **PSI** berechnen zu können, wurde die Option Wandgleiten in die Software aufgenommen. Hierzu müssen unter den rheologischen Materialdaten kritische Schubspannungswerte angegeben werden, wie dies bereits in Abschnitt Rheologische Materialdaten erläutert wurde. Durch Anwählen des Menüpunktes Wandgleiten berücksichtigt **REX/PSI**, dass oberhalb der kritischen Wandschubspannung Wandgleiten auftritt. Dazu werden die Schubspannungen an
-der Zylinderwand und am Schneckengrund ausgewertet und auf einen Wert, der maximal gleich der kritischen Wandschubspannung ist, begrenzt.
-$$τ_ {WH,S} > τ_{krit} ⇒ τ_S = τ_{krit}$$
-Diese Begrenzung hat Auswirkungen auf das Strömungsprofil im Schneckenkanal und verkleinert den örtlichen Druckgradienten. Dadurch sinkt das Druckaufbauvermögen, aber auch der Druckverbrauch von überfahrenen
-Schneckenzonen.
-**Platzhalter Abb. 9.36: Druckverlauf mit und ohne Wandgleiten**
-Soll mit **REX/PSI** ein wandgleitendes Material berechnet werden, müssen neben der Charakterisierung des Fließgesetzes mittels der Carreau- oder Arrhenius-Parameter zwei Wertepaare, bestehend aus einer Prüftemperatur und der bei dieser Prüftemperatur festgestellten kritischen Wandschubspannung eingegeben werden.
-Zusätzlich kann durch den Materialparameter $k_{mat}$ die Zunahme der dimensionslosen Gleitgeschwindigkeit $V_{sl}^*$ in Abhängigkeit der dimensionslosen Schubspannung $τ^*$ beschrieben werden. Die Ermittlung der benötigten Materialdaten, wie die Gleitgeschwindigkeit $v_{sl}$ in Abhängigkeit der Wandschubspannung $τ$, erfolgt während der Viskositätsmessung (z. B. mit einem Hochdruckkapillarrheometer).
-Während der Messung des Druckes in Abhängigkeit vom Volumenstrom treten bei wandgleitenden Schmelzen im Gegensatz zu wandhaftenden Unstetigkeiten im doppellogarithmischen Diagramm auf.
-{{ :materialdaten:abb_krit_wandschubspannung_de.svg?nolink&700 |}}
-Aus dem kritischen Druck $Δp_{krit}$, bei dem diese Unstetigkeit auftritt, lässt sich mit der folgenden Formel für eine Rechteckkapillare die kritische Wandschubspannung $τ_{krit}$ berechnen:
-\[τ_{krit} = \frac{\Delta p_{krit}}{2} \frac{h}{l}\]
-Diese kritischen Schubspannungen lassen sich in Abhängigkeit von der Temperatur näherungsweise als Geradengleichung angeben. **REX/PSI** fordert daher die Eingabe zweier Wertepaare für die kritische Schubspannung und der dazugehörenden Temperatur.
-===Weitere Themen===
-  * [[berechnungen:einfache_berechnung]]
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