Friction of plastic granulate dependent on fillers, additives and granulate shape

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In Schneckenmaschinen der Kunststoffverarbeitung hat das Reibverhalten von Kunststoffschüttgütern (Pulver, Granulat) entscheidende Auswirkungen auf den Durchsatz und den Druckaufbau. Die an den Grenzflächen Schüttgut/Metalloberfläche auftretenden Reibkräfte hängen von den Reibkoeffizienten und dem lokal wirkenden Druck auf die Oberflächen ab. Bei der Bestimmung des lokal wirkenden Druckes muss jedoch berücksichtigt werden, dass in Kunststoffschüttgütern eine Druckanisotropie auftritt. Dies bedeutet, dass der Druck quer zur Förderrichtung einen geringeren Wert aufweisen kann als in Förderrichtung. Ein Maß für das Verhältnis dieser Drücke ist der Druckbeiwert. Das Produkt aus Reibkoeffizient und Druckbeiwert wird als Reibbeiwert bezeichnet, der zur Berechnung des Druckverlaufs im Einzugsbereich von Einschneckenextrudern herangezogen werden kann. Daher ist am IKV in den vergangenen zwei Jahren eine Messapparatur entwickelt und in Betrieb genommen worden, mit deren Hilfe die Abhängigkeit des Reibbeiwertes von Temperatur, Druck und Geschwindigkeit gemessen werden kann. Im Rahmen dieser Messungen wurde festgestellt, dass der Reibbeiwert auch von der Granulatform und zugefügten Füll- bzw. Zuschlagstoffen abhängig ist. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die systematische Untersuchung des Einflusses von Granulatformen sowie Füll- und Zuschlagstoffen auf den Verlauf des Reibbeiwertes von Kunststoffschüttgütern. Zur Erreichung des genannten Zieles müssen Kunststoffschüttgüter mit verschiedenen Geometrien und verschiedenen Füll- und Zuschlagstoffen untersucht werden. Um diese Messwerte in Berechnungen berücksichtigen zu können, müssen die ermittelten Einflüsse mit einer mathematischen Funktion beschrieben werden. Daher soll in dem beantragten Forschungsvorhaben untersucht werden, welche mathematischen Zusammenhänge hierbei bestehen.