Modellierung des Glasfaserlängenabbaus

Diese Arbeit befasst sich mit der Einarbeitung von Kurzglasfasern in eine Kunststoffmatrix auf Doppelschneckenextrudern. Grundlegende Phänomene des Glasfaserlängenabbaus werden anhand von Basisexperimenten erläutert. Es wird gezeigt, dass mit erhöhter Polymerviskosität, mit steigendem Energieeintrag und mit steigender Verweilzeit der Fasern im Einmischbereich die Fasern zu kürzeren Längen tendieren. Außerdem beeinflusst eine Erhöhung des Faseranteils den Faserbruch im System. Dies ist auf eine verstärkte Faser-Faser-Interaktion zurückzuführen. Diese Erkenntnisse werden in ein physikalisch-mathematisches Modell überführt, das die Veränderung der mittleren Glasfaserlänge entlang der Einarbeitung beschreibt. Ausgangspunkt ist die Ausgangslänge der Fasern. Durch die Kenntnis der Ausgangslängenverteilung und durch ein zusätzliches Verteilungsmodell, welches auf die Modellierung der mittleren Faserlängen aufbaut, kann ebenso die Glasfaserlängenverteilung simuliert werden. Eine abschließende und umfangreiche experimentelle Verifikation zeigt gute Übereinstimmungen zwischen Experiment und Modell. Mithilfe dieses Modellierungsschrittes können die Glasfaserlängen der gewonnenen Compounds für die Begutachtung und Simulation von Nachfolgeverfahren, wie dem Spritzgießen, herangezogen werden.