Vorhersage der mechanischen Folieneigenschaften bei der Schlauchfolienextrusion

Ohlendorf, Friedrich; Michaeli, Walter

doi:832

Vorhersage der mechanischen Folieneigenschaften bei der Schlauchfolienextrusion

Ohlendorf, Friedrich

2004

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Friedrich Ohlendorf

Ausgabe1. Aufl.

ImpressumAachen : Mainz 2004

UmfangII, 128 S. : Ill., graph. Darst.

ISBN3-86130-490-2

ReiheIKV-Berichte aus der Kunststoffverarbeitung ; 150

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2004

Zsfassung in engl. und dt. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Michaeli, Walter (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2004-01-16

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-8322
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/62234/files/Ohlendorf_Friedrich.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Schlauchfolie (Genormte SW) ; Extrusionsblasformen (Genormte SW) ; Mechanische Eigenschaft (Genormte SW) ; Kennzahl (Genormte SW) ; Mathematisches Modell (Genormte SW) ; Technische Chemie (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 660

Kurzfassung
Die Herstellung von Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen stellt ein wichtiges Verarbeitungsverfahren für polymere Rohstoffe dar. Ein Ziel der Weiterentwicklung bei der Schlauchfolienextrusion ist heute die Reduzierung des Rohstoffeinsatzes bei gleich bleibender oder verbesserter Folienqualität insbesondere in Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften. Von daher stehen die mechanischen Folieneigenschaften als entscheidender Schlüssel auf dem Weg zu dünneren Folien heute mehr denn je im Blickpunkt des Interesses. Bislang existiert allerdings noch kein allgemeingültiges und anerkanntes Berechnungsmodell für die mechanischen Folieneigenschaften beim Schlauchfolienextrusionsverfahren. Hieraus ergibt sich bei der Vorhersage der Schlauchfolieneigenschaften eine große Unwägbarkeit für den Folienhersteller bei der Entwicklung eines neuen Produkts, einem Wechsel des Materials oder der Produktionsanlage. Das Aufstellen eines derartigen Berechnungsmodells zur Vorhersage der mechanischen Kennwerte bei der Schlauchfolienextrusion ist daher Thema dieser Arbeit. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Modell zur Vorhersage der Folieneigenschaften bei der Schlauchfolienextrusion basiert auf der Grundlage der statistischen Modellbildung. Die entsprechenden mechanischen Kennwerte bilden die Ausgangsgrößen des Modells. Als Eingangsgrößen werden dimensionslose Prozesskennwerte gewählt, um die Übertragbarkeit des statistischen Eigenschaftsmodells auf andere Materialien bzw. Anlagen zu gewährleisten. Dabei werden neben den bekannten Prozesskennwerten der Schlauchfolienextrusion, Aufblas- und Abzugsverhältnis, noch weitere Prozesskennwerte eingeführt. Allen verwendeten Prozesskennwerten ist dabei gemein, dass sie den Prozesszustand in der Schlauchbildungszone beschreiben, da in der Schlauchbildungszone die Folieneigenschaften festgelegt werden. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass es prinzipiell möglich ist, mit der Bildung von Prozesskennwerten die mechanischen Folieneigenschaften bei der Schlauchfolienextrusion durch statistische Modelle zu beschreiben. Dabei sind die Ergebnisse der Berechnung des Schrumpfs und der Spannung bei 100% Dehnung als gut zu bewerten, während die Ergebnisse bei der Berechnung von E Modul und Zugfestigkeit lediglich zur Abschätzung der Eigenschaften dienen können. Die allgemeingültige Übertragbarkeit des Modells auf andere Materialien und Schlauchfolienanlagen ist nur eingeschränkt gelungen. Zur möglichen Verbesserung der Übertragbarkeit besteht noch weiterer Forschungsbedarf. Hierzu werden bereits erste Lösungsansätze mittels zusätzlicher material- bzw. anlagenspezifischer Kennwerte aufgezeigt.

The manufacturing of blown films made of thermoplastic materials is considered an important processing technique for polymer raw material. Today, one goal of the further development of the blown film extrusion is the reduction of raw material application while maintaining or improving the quality of the film, also in regard of the mechanical properties. Therefore, the mechanical film properties, as a key aspect on the way to create thinner films, move into the focus of interest. Up to now, a generic and recognised calculation model, which predicts the film properties in the blown film extrusion process, is not available. Hence, large imponderability in predicting film properties for new product development or the change of material or the production line result to the film manufacturer. Therefore, the proposal of a calculation model in order to predict the mechanical characteristic values of the blown film extrusion is the subject of this work. The model developed in the course of this work, in order to predict the blown film properties, is based on the foundation of statistical modelling. The corresponding mechanical characteristic values form the start values of the model. As input value, dimensionless process characteristic values are being chosen, in order to ensure the transferability of the statistical property model on different materials and production lines. Therefore, next to the known characteristic values of the blown film process, blow-up ratio and take-up ratio, additional process characteristic values are being introduced. All used process characteristic values have in common that they describe the process state in the bubble expansion zone because the blown film properties are being fixed there. The results show that it is on principle possible to describe the mechanical blown film properties with statistical models by the use of process characteristic values. The results of shrinkage and strain at 100 % stretch are to be judged as good, while the results of the calculation of Young’s modulus and tensile strength can be used to assess the properties roughly. The transferability of the model to different materials and blown film lines has been realised only to a limited extend. For a possible improvement, further research is necessary. Some approaches by the use of additional material- or plant-specific characteristic values have been shown already.

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