Rheologie von Reifen-Kautschuk
Die Herausforderung
Reifen werden weltweit für Autos, Lastwagen, Industriefahrzeuge und gängige Transportmittel wie Kinderwagen, Fahrräder usw. hergestellt. Ein Reifen ist eine feste und flexible Kautschukhülle, die an der Felge eines Rades befestigt ist, eine griffige Oberfläche für die Traktion bietet und als Dämpfung für die Räder dient. Natur- oder Synthesekautschuk sind in der Regel die primären Materialien, die bei der Reifenherstellung verwendet werden; jedoch werden oft auch thermoplastische Elastomere zur Herstellung von Reifen eingesetzt. Thermoplastische Elastomere besitzen die gleichen mechanischen und chemischen Eigenschaften, können aber auch leicht recycelt und mittels Extrusions- und Spritzgussverfahren (gängige Methoden für Thermoplaste) verarbeitet werden. Ein Reifenhersteller musste seine Kautschukmischung hinsichtlich ihrer Viskositätseigenschaften und der Schwellung am Düsenaustritt untersuchen. Die Probe bestand aus einem Elastomer, Ruß und Additiven in Form von flachen Platten.
Unsere Lösung
Ein Kapillarrheometer ist ein nützliches Werkzeug zur Bestimmung der Fließeigenschaften von thermoplastischen Elastomeren, um deren Verhalten während der Verarbeitungsphase zu verstehen. Neben der Bestimmung der rheologischen Kurve (Viskosität vs. Scherraten) ist es oft nützlich, die Strangaufweitungseigenschaften dank eines zusätzlichen Lasergeräts für Schwellungsmessungen zu untersuchen. Ein CEAST SR20 (ausgestattet mit einer 20-kN-Kraftmessdose) wird verwendet, um sowohl rheologische Tests gemäß ISO 11443 als auch Strangaufweitungstests durchzuführen. Der rheologische Test wurde bei 100 °C durchgeführt und deckte Scherraten zwischen 1 und 1000 s-1 durch eine Kapillardüse ab, wobei eine Doppelkanal-Konfiguration verwendet wurde, um zwei Tests gleichzeitig durchzuführen. Dieses Material zeigte ein nicht-newtonsches Verhalten mit einer Viskosität im Bereich von 100.000 Pa*s bei einer Scherrate von 1 s-1 bis zu 800 Pa*s bei 1000 s-1. Insgesamt zeigte die Probe eine gute Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Darüber hinaus wurde ein Strangaufweitungstest mit dem CEAST-Strangaufweitungs-Lasersystem durchgeführt, um den Einfluss der Schwellung in dieser Mischung beim Austritt aus der Düse zu untersuchen.
