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3. Modellversuche Für die praktischen Versuche wurde eine Maplan-Spritzgießmaschine der Type MTF 750/160 Edition mit einem speziell für die Massetemperaturmessung konzipierten Werkzeug eingesetzt. Die Massetemperatur wurde mittels IR-Kamera und Thermoelement gemessen. Die mit einem vorgeheizten Messer aufgeschnittene Masse wurde mit der IR-Kamera gefilmt und die gemessenen Temperaturen ausgewertet. Die Ermittlung Diskretisierung der konischen Düsengeometrie für das Berechnungsmodell der korrekten Massetemperatur erwies sich als nicht trivial. Die IR-Kamera ermöglichte eine grobe Einschätzung der Temperaturverteilung im ausgespritzten Massekuchen. Die absolut gemessenen Temperaturen wichen aber deutlich von denen des Thermoelementes ab. Weiterhin konnten auch große Unterschiede zwischen der Oberflächen- und der Kerntemperatur der Masse festgestellt werden. Dieser Effekt wurde auf die Schererwärmung in den Randbereichen des Materials zurückgeführt. Das oben erwähnte Versuchswerkzeug verfügt über austauschbare Düsen, um die Masse temperaturerhöhung beim Durchströmen unterschiedlicher konischer Geometrien zu untersuchen. Die ermittelten Haupteinflüsse auf die Temperatur stellten dabei die Spritzgeschwindigkeit, der Düsenwinkel und die Düsenöffnung dar. Die Vorhersagequalität des Modells konnte bisher noch nicht vollständig überzeugen, bedingt durch noch unzulängliche Daten für die Dehnviskosität und eine zu grobe Beschreibung der Randzonen und Randwirbel im konischen Einlauf. Qualitativ ist eine Aussage über die Temperaturerhöhung möglich, während der quantitative Vergleich zum Experiment keine zufriedenstellenden Ergebnisse liefert. Dennoch liefert das Modell signifikant bessere Ergebnisse als klassische Strömungssimulationen, welche die Temperaturerhöhung weit unterschätzen. 4. Fazit In den bisherigen Versuchen zeigte sich, dass mit steigendem Volumenstrom die Temperatur erhöhung durch höhere Scherund Dehnerwärmung gesteigert werden konnte. Mit dem Berechnungsmodell konnte nachgewiesen werden, dass dabei die Dehnerwärmung einen wesentlichen Teil der gesamten Dissipationswärme ausmacht. Je nach Starttemperatur und Volumenstrom konnten Temperaturerhöhungen zwischen 20 °C und 60 °C berechnet und gemessen werden. Niedrigere Starttemperaturen sorgen aufgrund der höheren Viskosität für eine stärkere Erhöhung der Temperaturwerte als höhere Starttemperaturen. Dies dürfte von besonderer anwendungstechnischer Relevanz sein, da die Materialförderzone der Spritzgießmaschine relativ kühl temperiert werden kann, um ein verfrühtes Anvulkanisieren des Materials zu verhindern und dennoch verkürzte Heizzeiten aufgrund höherer Massetemperaturen nach dem Einspritzen zu erzielen. Maschinenhalle Kunststofftechnik der Montanuniversität Leoben Projektleiter Leonard Perko im Technikum Kunststofftechnik der Montan-Universität Leoben mit der Elastomermaschine Maplan MTF 750/160 Edition 5. Ausblick Das FFG-Projekt-Bridge „Heizzeitverkürzung“ kommt nach den beschriebenen Arbeiten im Jahr 2013 in die Abschlussphase. Maschinenversuche zur Herstellung von Formteilen unter Anwendung der bisher gewonnenen Erkenntnisse werden aktuell durchgeführt. Dabei werden Effekte der erreichbaren Heizzeitverkürzung ebenso aufgegriffen, wie Aspekte zur Formteilqualität (Vernetzungsgrad). In einem zweiten Bericht werden die Autoren auf die Abschlussergebnisse des Projekts eingehen. Am Ende soll ein neues System zur Heizzeitverkürzung im Kautschukspritzguss stehen, von dem die im Projekt vertretenen Industriepartner und Anwender der Elastomerverarbeitung profitieren können. GAK 9/2013 – Jahrgang 66 623
Heizzeitverkürzung 6. Literatur [1] Cogswell, F. N.: Converging Flow of Polymer Melts in Extrusion Dies, Polymer Engineering and Science 12(1): 64 – 73, 1972 [2] Binding, D. M.: An approximate analysis for contraction and converging flows, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 27: 173 – 189, 1988 [3] Obendrauf, W.: Neue Methoden zur Temperatur- und Dehnviskositätsmessung für die Simulation von Kunststoffverarbeitungsprozessen, Dissertation am Institut für Kunststoffverarbeitung. Montanuniversität Leoben, Österreich. 1996. [4] Perko, L.; Friesenbichler, W.; Obendrauf, W.: Methods for Measuring Elongational Viscosity of Rubber Compounds and Enhancement of Corresponding Models, XVI th International Congress on Rheology, Lissabon, Portugal, 2012 [5] Fasching, M.: Berechnungsmodell für Temperaturerhöhungen während der Einspritzphase im Kautschukspritzguss, Diplomarbeit am Lehrstuhl für Spritzgießen von Kunststoffen, Leoben, 2012 Projekt FFG-Bridge-„Heizzeit ver kürzung“ Das FFG-Bridge-Projekt „Heizzeitverkürzung“ wird von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördert. Die Laufzeit ist von 2010 bis Ende 2013 geplant. Industrielle Projektpartner sind die Unternehmen Erwin Mach Gummitechnik, Hirm (Elastomerverarbeitung), Maplan GmbH, Ternitz (Elastomer-Maschinenbau) und Semperit technische Produkte GmbH, Wimpassing im Schwarzatale (Elastomerverarbeitung). Das Technikum der Montanuniversität Leoben ist mit modernen Geräten zur Materialdatenmessung ausgestattet. (Bild: RPA, MonTech Werkstoffprüfmaschinen GmbH) Altreifenmenge spürbar verringert Die Gesellschaft für Altgummi-Verwertungs-Systeme mbH (GAVS), eine Gesellschaft des Wirtschaftsverbandes der deutschen Kautschukindustrie e. V. (wdk), ermittelt regelmäßig das jährliche Altreifenaufkommen in Deutschland. 2012 waren es insgesamt 582 000 t, deutlich weniger als in den Jahren zuvor. Um rd. 12 % hat die Menge der ausgedienten Reifen im Jahr 2012 gegenüber 2011 abgenommen. Der Rückgang erstreckt sich über die gesamte Reifenpalette, vom Motorrad-, Pkw-, Transporter-, Lkw- bis einschließlich Landwirtschaftsreifen. Nach Einschätzung der GAVS haben geringere Neureifenverkäufe, weniger Runderneuerungen und ein Rückgang der Gebraucht- und Altreifenimporte die Altreifenmenge um 80 000 t schrumpfen lassen. Neben konjunkturellen Einflüssen sei eine Entkoppelung der Altreifenmenge vom wachsenden Fahrzeugbestand zu beobachten. Während in den letzten fünf Jahren die Anzahl der zugelassenen Pkw um 5,3 % anstieg, blieb die Altreifenmenge mit durchschnittlich 600 000 jato konstant. Dies sei u. a. das Ergebnis einer Weiterentwicklung der Neureifentechnik, die eine längere Reifennutzungsdauer ermöglicht, so heißt es. Die in Deutschland installierten Altreifen- Verwertungskapazitäten übersteigen das inländische Aufkommen abgenutzter Reifen bei weitem. Verwerter greifen deshalb auf Importe von Altreifen und Gummiabfällen zurück. Dank der innovativen Verwerterbranche, die vielfältige Verwendungs möglichkeiten erschlossen hat, werden Altreifen zu 100 % eingesammelt und verwertet (s. Abbildung). Neureifen 509000 Runderneuerte 47000 Reifen aus der Fahrzeugverw. 18000 Import Gebrauchtreifen 48000 Altreifenverwertung in Deutschland 2012 (Tonnage) – Stand Juli 2013 Ersatzbedarf 566000 Altreifenanfall 516000 Altreifen zur Weiterverwendung/ Verwertung 582000 Gebrauchtreifen 10000 Reifenverschleiß 50000 Export mit Gebrauchtfahrzeugen (bei „Reifen aus Fahrzeugverwertung“ berücksichtigt) Karkassen zur Runderneuerung 38000 Wiederverwertung Inland 10000 Regenerat (nur Import) Verwertung Granulate und Gummimehl 190000 Zementindustrie 234000 Deponie – Export Wieder- und Weiterverwendung 93000 Export von Runderneuerungen 43000 Die inländischen Verwertungskapazitäten übersteigen das Altreifenaufkommen Quellen: Außenhandelsstatistik (genesis), VdZ Umweltbericht, Erhebungen wdk / BRV 624 GAK 9/2013 – Jahrgang 66
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