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Wandgleitende Materialien
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 hochviskose Polyethylene oder Polyvinylchlorid (PVC, häufig mit äußeren Gleitmitteln zur schonenderen Verarbeitung versehen), welche bei hohen Schubspannungen bzw. hohen Scherraten zu Wandgleiteffekten neigen.
Bei dem Wechsel von Wandhaftung zum Wandgleiten gelten die meisten Gleichungen zur Berechnung einer Strömung nicht mehr. Da es sich hierbei um ein sehr komplexes Phänomen handelt, welches abhängig von der Viskosität, der Scherrate, der Schubspannung, der Temperatur und des Druckes ist, wird ein einfaches und stabiles empirisches Modell verwendet. Aufgrund der komplexen Zusammenhänge wird der EInfluss auf das Druck-Durchsatzverhalten vernachlässigt, sondern lediglich die Verrigerung der Scherdissipation in der Temperaturberechnung berücksichtigt.
Das Wandgleiten erfolgt in REX/PSI ab einer kritischen Schubspannung. Diese lässt sich in Abhängigkeit von der Temperatur als Geradengleichung angeben. REX/PSI fordert daher die Eingabe zweier Wertepaare für die kritische Schubspannung und der dazugehörenden Temperatur.
Für die Dissipationsberechnung gilt dann:
$$ \tau_0 = \eta_0 \cdot \dot{\gamma} $$ $$ wenn $$ $$ \tau_0 > \tau_{krit}(T) $$ $$ dann $$ $$ \Delta \tau = \tau_0 - \tau_{krit}(T) $$ $$ \tau_{soll} = \tau_{krit}(T) + \Delta \tau \cdot k_{mat} $$ $$ mit $$ $$ 0 < k_{mat} \leq 1 $$ $$ daraus~folgt $$ $$ \eta_{wandgleit} = \frac{\tau_{soll}}{\dot{\gamma}} $$
Wenn die lokale Schubspannung größer ist als die kritische Schubspannung, dann wird die Schubspannung mittels des Faktors $k_{mat}$ reduziert. EIn Wert von $0$ entspricht einer harten Begrenzung auf $\tau_{krit}$, ein Wert von $1$ würde kein Wandgleiten bedeuten. Durch die verringerte Schubspannung kann wiederum eine reduzierte representative Viskosität berechnet werden, welche für die Berechnung der Dissipation verwedent wird. Somit sorgt das Wandgleiten zu einer Verringerung der Temperatur.