Dipl.-Ing. Sven Wießner

Kontinuierliche Herstellung von Legierungen aus Elastomerpartikeln und Polypropylen durch reaktive Aufbereitung in einem Gleichdralldoppelschneckenextruder

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http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-200901068

Kurzfassung in Deutsch

Gegenstand der Arbeit ist die Erarbeitung und Umsetzung eines reaktiven Aufbereitungsverfahrens im Doppelschneckenextruder zur kontinuierlichen Herstellung von gummimehlbasierten Elastomerlegierungen mit Polypropylenmatrix.

Es wird eine Übersicht über den technischen Stand der Polymeraufbereitung in Doppelschneckenmaschinen sowie den Einsatz von Gummimehlen als funktionellem Füllstoff in Thermoplastmatrices gegeben, wobei neben verfahrenstechnischen Aspekten besonders auf die Möglichkeiten der Phasenkompatibilisierung in gummimehlhaltigen Polyolefincompounds zur Herstellung Thermoplastischer Elastomere eingegangen wird.

Den Ausgangspunkt für die Verfahrensentwicklung bildet ein reaktiver Schmelzemischprozess in einem Innenmischer, auf dessen Basis die Auswahl der Rezepturkomponenten erfolgte. Gestützt auf eine Modellrezeptur erfolgte in diskontinuierlichen Voruntersuchungen im Labormesskneter eine Anpassung des Werkstoffsystems sowie die experimentelle Verifizierung möglicher Verfahrenskonzepte für die kontinuierliche reaktive Aufbereitung im Doppelschneckenextruder.

Für die ausgewählten Verfahrenskonzepte wurden konkrete Extruderaufbauten konzipiert, deren stoff- und prozessgrößenabhängiges Betriebsverhalten auf Basis eines analytischen Prozessmodells abgeschätzt wurde.

Nach vergleichenden experimentellen Untersuchungen der kontinuierlichen Verfahrensaufbauten, die auch Verweilzeitmessungen und Rezepturanpassungen einschlossen, wurde eine praxistaugliche Extruderkonfiguration ausgewählt und der Einfluss der technologischen Prozessgrößen auf die Werkstoffeigenschaften der Elastomerlegierungen untersucht.

Mit optimierten Prozessparametern erfolgte die kontinuierliche reaktive Aufbereitung von Elastomerlegierungen mit variablen Gummimehlgehalten, deren Werkstoffverhalten umfassend charakterisiert wird

Kurzfassung in Englisch

The present thesis deals with the development and implementation of a reactive compounding procedure in a co-rotating twin-screw extruder for the continuous preparation of ground rubber based Elastomeric Alloys with a polypropylene matrix.

An overview about the state of the art of polymer compounding in twin-screw devices as well as of the utilisation of rubber powders as functional fillers in thermoplastic matrices is given. Beside process related aspects especially the methods of phase compatibilisation in ground rubber containing polyolefinic compounds for the preparation of Thermoplastic Elastomers are addressed.

A reactive melt-mixing procedure in an internal mixer served as the base for the development of the continuous process as well as for the materials and formulations used.

Preliminary experiments with a model formulation were carried out in a laboratory batch kneader to adapt the material system onto the requirements of the continuous process as well as to verify and select promising process concepts for the continuous reactive compounding in the twin-screw extruder.

The selected concepts were transformed into extruder configurations followed by a simulation of their operating characteristics based on an analytical process model.

The performance of the extruder configurations was verified by experiments that included also residence time investigations and further adaption of the formulation. The most suitable extruder setup was chosen for the investigation of the influence of the technological process parameters on the material properties of the Elastomeric Alloy model formulation.

Using optimised technological parameters a familiy of Elastomeric Alloys with variable rubber powder content was prepared by continuous reactive compounding in the twin-screw extruder and followed by a comprehensive characterisation of their material performance and properties.

weitere Metadaten

Schlagwörter
Elastomerlegierung
Schlagwörter
Schmelzemischen
Schlagwörter
Thermoplastisches Elastomer
SWD SchlagworteAufbereitung
SWD SchlagworteCompoundierverfahren
SWD SchlagworteDoppelschneckenextruder
SWD SchlagworteGummimehl
SWD SchlagwortePolypropylen
SWD SchlagworteRadikalreaktion
SWD SchlagworteReaktive Extrusion
SWD SchlagworteVerweilzeitverteilung
DDC Klassifikation620
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Maschinenbau
BetreuerProf. Dr.-Ing. Günter Mennig
GutachterProf. Dr.-Ing. Günter Mennig
Prof. Dr.-Ing. habil. Bernd Platzer
Prof. Dr.-Ing. habil. Hans-Joachim Radusch
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)11.08.2008
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung17.04.2009
Veröffentlichungsdatum (online)15.07.2009
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-200901068

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