Berechnungsmodell für Temperaturerhöhungen während der Einspritzphase im Kautschukspritzguss

Bei der Verarbeitung von Kautschukmischungen macht die Heizzeit, welche für eine vollständige Formteilvernetzung notwendig ist, einen großen Teil des gesamten Zyklus aus. Im FFG-Bridge-Projekt "Heizzeitverkürzung", in dessen Rahmen diese Arbeit stattfindet, soll während des Einspritzvorganges über geeignete Düsengeometrien Wärme generiert werden, um das Material bereits während des Einspritzvorganges zu erhitzen. Diese Arbeit beschäftigte sich mit den Grundlagen der Wärmegenerierung. Es wurde ein Modell zur Berechnung von Temperaturerhöhungen erarbeitet und als Visual Basic Programm realisiert. Dabei gehen die Viskosität der Kautschukmischung, spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und Materialdichte sowie die verwendete Düsengeometrie und verwendete Prozessparameter (Temperierung von Material und Werkzeug, Volumenstrom) ein. Weiters werden auch der Austausch von Wärme mit dem Werkzeug durch Wärmeleitung sowie Strömungsrandbereiche, welche keinen Beitrag zum Volumenstrom leisten, quantifiziert. Die im Modell berechneten Temperaturerhöhungen wurden danach in praktischen Experimenten an einer Elastomerspritzgießmaschine überprüft. Dafür wurden 2 unvernetzende Kautschukmischungen (SBR und EPDM) an 6 unterschiedlichen Düsengeometrien vermessen. Es zeigte sich, dass mit steigendem Volumenstrom die Temperaturerhöhung durch größere Schergeschwindigkeiten steigt. Weiters kann mit niedrigeren Starttemperaturen durch die dann höhere Viskosität eine größere Temperaturerhöhung erreicht werden.