Untersuchung der Eignung von thermoplastischem Cellulosepropionat zur Aufschäumung im kontinuierlichen Schaumextrusionsprozess:
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Stuttgart
Fraunhofer Verlag
[2018]
|
| Series: | Wissenschaftliche Schriftenreihe des Fraunhofer ICT
83 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XII, 152 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm |
| ISBN: | 9783839613948 3839613949 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG................................................................................................................................
I
ABSTRACT.....................................................................................................................................
II
INHALTSVERZEICHNIS...................................................................................................................
III
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS.........................................................................................................
VH
FORMELZEICHEN UND
INDIZES.....................................................................................................IX
1
EINLEITUNG............................................................................................................................1
2 ZIELSETZUNG DER
ARBEIT........................................................................................................5
3
GRUNDLAGEN.........................................................................................................................
7
3.1 THERMOPLASTISCHE SCHAUMKUNSTSTOFFE
..................................................................
7
3.2 THEORIE DER
SCHAUMBILDUNG.................................................................................8
3.2.1 BILDUNG EINER HOMOGENEN PHASE AUS POLYMERSCHMELZE UND TREIBMITTEL
....
9
3.2.2
NUKLEIERUNG.................................................................................................10
3.2.3
BLASENWACHSTUM..........................................................................................12
3.2.4
STABILISIERUNG...............................................................................................14
3.3 PROZESSE ZUR
SCHAUMHERSTELLUNG.......................................................................
14
3.3.1 ANLAGENTECHNIK ZUM
EXTRUSIONSSCHAEUMEN..................................................15
3.3.2 MATERIALIEN
.................................................................................................
16
3.3.2.1
POLYMERE................................................................................................
16
3.3.2.2
TREIBMITTEL............................................................................................17
3.3.2.3 ADDITIVE
................................................................................................
18
3.3.3 EINFLUSSFAKTOREN AUF DEN SCHAUMPROZESS
...................................................
19
3.4 RHEOLOGIE DER
POLYMERSCHMELZEN.......................................................................
19
3.4.1
SCHERRHEOLOGIE..............................................................................................19
3.4.1.1 GRUNDLAGEN DER
SCHERRHEOLOGIE..............................................................19
3.4.1.2 METHODEN ZUR CHARAKTERISIERUNG TREIBMITTELBELADENER
POLYMERSCHMELZEN................................................................................21
3.4.1.3 UNTERSUCHUNGEN VON TREIBMITTELBELADENEN
POLYMERSCHMELZEN.............23
3.4.2
DEHNRHEOLOGIE.............................................................................................
27
3.4.2.1 GRUNDLAGEN DER
DEHNRHEOLOGIE..............................................................27
3.4.2.2 METHODEN ZUR CHARAKTERISIERUNG DER DEHNVISKOSITAET
..........................
28
3.4.3 DEHNRATEN IN
SCHAEUMPROZESSEN..................................................................
29
3.5 BIOBASIERTE
POLYMERE...........................................................................................30
3.5.1 GRUNDLAGEN ZU
CELLULOSEPROPIONAT...............................................................30
3.5.2 UNTERSUCHUNGEN ZUR SCHAUMHERSTELLUNG VON BIOBASIERTEN POLYMEREN
.......
32
4 EXPERIMENTELLE
GRUNDLAGEN............................................................................................
35
4.1 SYSTEMATIK DER VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
.............................................................
35
4.2
VERSUCHSMATERIALIEN...........................................................................................36
4.2.1
AUSGANGSPOLYMERE.......................................................................................36
4.2.2
TREIBMITTEL...................................................................................................36
4.2.3
ADDITIVE.......................................................................................................
37
4.3 METHODEN ZUR CHARAKTERISIERUNG DER ROHMATERIALIEN
......................................
37
4.3.1 BESTIMMUNG DES MOLEKULAREN AUFBAUS
......................................................
37
4.3.2 BESTIMMUNG DER THERMISCHEN
EIGENSCHAFTEN..............................................37
4.3.2.1 THERMISCHES ZERSETZUNGSVERHALTEN
.....................................................
37
4.3.2.2 THERMISCHE PHASENUEBERGAENGE
.............................................................
38
4.3.3 BESTIMMUNG DER RHEOLOGISCHEN
EIGENSCHAFTEN............................................38
4.3.3.1
SCHERRHEOLOGIE......................................................................................38
4.3.3.2
DEHNRHEOLOGIE.......................................................................................41
4.3.4 BESTIMMUNG DER
GASLOESLICHKEIT..................................................................
45
4.4 METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG DER SCHAEUMBARKEIT
.............................................
45
4.4.1 KONTINUIERLICHE SCHAUMEXTRUSION MIT PHYSIKALISCHEN TREIBMITTELN
..........
45
4.4.2 CHARAKTERISIERUNG DER PROZESSPARAMETER
...................................................
47
4.4.3 ANALYSE DER
SCHAUMEIGENSCHAFTEN..............................................................
47
4.4.3.1 BESTIMMUNG DES AUFSCHAEUMVERHALTENS UND DES
EXPANSIONSVERHAELTNISSES......................................................................47
4.4.3.2 ANALYSE DER SCHAUMMORPHOLOGIE
.........................................................
49
5 ERGEBNISSE DER MATERIALCHARAKTERISIERUNG UND UNTERSUCHUNG DER
EINFLUSSGROESSEN 51
5.1
MATERIALCHARAKTERISIERUNG.................................................................................51
5.1.1 ANALYSE DES MOLEKULAREN
AUFBAUS.............................................................. 51
5.1.2 ANALYSE DER THERMISCHEN EIGENSCHAFTEN
.....................................................
52
5.1.2.1 THERMISCHES ZERSETZUNGSVERHALTEN MITTELS
TGA.................................52
5.1.2.2 THERMISCHE PHASENUEBERGAENGE MITTELS DIFFERENZKALORIMETRIE
.............
55
5.2 LOESLICHKEIT VON PHYSIKALISCHEN TREIBMITTELN IN
CELLULOSEPROPIONAT..................56
5.3 RHEOLOGISCHE CHARAKTERISIERUNG / EINFLUSSGROESSEN
.............................................
57
5.3.1 MATERIALVERHALTEN UNTER
SCHERBELASTUNG......................................................57
5.3.1.1 VALIDIERUNG DER INLINE-MESSMETHODE
....................................................
57
5.3.1.2 ANPASSUNG DER VISKOSITAETSKURVEN
........................................................
58
5.3.1.3 EINFLUSS DER TEMPERATUR AUF DIE SCHEREIGENSCHAFTEN
...........................
60
5.3.1.4 EINFLUSS DES WEICHMACHERS AUF DIE SCHEREIGENSCHAFTEN
.......................
62
5.3.1.5 EINFLUSS DES TREIBMITTELS AUF DIE
SCHEREIGENSCHAFTEN...........................63
5.3.1.6 MASTERKURVEN DER VISKOSITAETSMESSUNG
................................................
70
5.3.1.7 MODELLANSATZ ZUR MATERIALBESCHREIBUNG
...............................................
71
5.3.2 MATERIALVERHALTEN UNTER DEHNBEANSPRUCHUNG
...........................................
73
5.3.2.1 CHARAKTERISIERUNG DER VERSTRECKBARKEIT MITTELS
SCHMELZESPINNVERFAHREN......................................................................
73
OE.3.2.2 CHARAKTERISIERUNG DER DEHNVISKOSITAETEN MITTELS EVF
.........................
79
5.4 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER MATERIALCHARAKTERISIERUNG UND
UNTERSUCHUNG DER
EINFLUSSGROESSEN.....................................................................
81
6 ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNG DER KONTINUIERLICHEN SCHAUMEXTRUSION
....................
85
6.1 DUESENDESIGN FUER DAS EXTRUSIONSSCHAEUMEN
........................................................
85
6.2 AUFSCHAEUMVERHALTEN UND ANALYSE DER
EINFLUSSFAKTOREN...................................86
6.2.1 EINFLUSS DER TEMPERATUR AUF DAS SCHAEUMVERHALTEN
..................................
86
6.2.1.1 TEMPERATUREINFLUSS AUF DEN EXTRUSIONSDRUCK INNERHALB DER DUESE
......
87
6.2.1.2 TEMPERATUREINFLUSS AUF DEN STRANGDURCHMESSER BEI DER
SCHAUMEXTRUSION..................................................................................88
6.2.1.3 UNTERSUCHUNG DES AUFSCHAEUMVERHALTENS IM EXTRUSIONSPROZESS
..........
89
6.2.1.4 TEMPERATUREINFLUSS AUF DAS EXPANSIONSVERHAELTNISS
............................
94
6.2.1.5 DISKUSSION DES EINFLUSSES DER
TEMPERATUR..........................................95
6.2.2 EINFLUSS DES TREIBMITTELS AUF DAS
SCHAEUMVERHALTEN...................................99
6.2.2.1 TREIBMITTELEINFLUSS AUF DEN STRANGDURCHMESSER BEI DER
SCHAUMEXTRUSION..................................................................................99
6.2.2.2 DISKUSSION DES EINFLUSSES DER
TREIBMITTEL.........................................100
6.2.3 EINFLUSS DES WEICHMACHERS AUF DAS SCHAEUMVERHALTEN
.............................
101
6.2.3.1 WEICHMACHEREINFLUSS AUF DEN STRANGDURCHMESSER BEI DER
SCHAUMEXTRUSION................................................................................101
6.2.3.2 DISKUSSION DES EINFLUSSES DER WEICHMACHER
......................................
103
6.3 MORPHOLOGISCHE CHARAKTERISIERUNG
..................................................................
106
6.3.1 AUSWERTUNGSGRENZEN DER ZELLBILDER
..........................................................
106
6.3.2 ZELLGROESSE DER HERGESTELLTEN
SCHAUMSTRAENGE..............................................108
6.3.3 ANALYSE DER ZELLSTRUKTUREN UND
ZELLDICHTEN..............................................110
6.3.4 DISKUSSION DER MORPHOLOGISCHEN
ERGEBNISSE.............................................112
6.4 ABSCHAETZUNG DER
EXPANSIONSRATE.....................................................................
114
6.5 DISKUSSION DER EIGNUNG VON CELLULOSEPROPIONATEN ZUR
SCHAUMHERSTELLUNG.... 116
7
ZUSAMMENFASSUNG.........................................................................................................
119
8
AUSBLICK...........................................................................................................................
123
ABBILDUNGSVERZEICHNIS...........................................................................................................125
TABELLENVERZEICHNIS...............................................................................................................130
LITERATURVERZEICHNIS..............................................................................................................131
ANHANG....................................................................................................................................145
LEBENSLAUF..............................................................................................................................
151
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG.
I
ABSTRACT.
II
INHALTSVERZEICHNIS.
III
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS.
VH
FORMELZEICHEN UND
INDIZES.IX
1
EINLEITUNG.1
2 ZIELSETZUNG DER
ARBEIT.5
3
GRUNDLAGEN.
7
3.1 THERMOPLASTISCHE SCHAUMKUNSTSTOFFE
.
7
3.2 THEORIE DER
SCHAUMBILDUNG.8
3.2.1 BILDUNG EINER HOMOGENEN PHASE AUS POLYMERSCHMELZE UND TREIBMITTEL
.
9
3.2.2
NUKLEIERUNG.10
3.2.3
BLASENWACHSTUM.12
3.2.4
STABILISIERUNG.14
3.3 PROZESSE ZUR
SCHAUMHERSTELLUNG.
14
3.3.1 ANLAGENTECHNIK ZUM
EXTRUSIONSSCHAEUMEN.15
3.3.2 MATERIALIEN
.
16
3.3.2.1
POLYMERE.
16
3.3.2.2
TREIBMITTEL.17
3.3.2.3 ADDITIVE
.
18
3.3.3 EINFLUSSFAKTOREN AUF DEN SCHAUMPROZESS
.
19
3.4 RHEOLOGIE DER
POLYMERSCHMELZEN.
19
3.4.1
SCHERRHEOLOGIE.19
3.4.1.1 GRUNDLAGEN DER
SCHERRHEOLOGIE.19
3.4.1.2 METHODEN ZUR CHARAKTERISIERUNG TREIBMITTELBELADENER
POLYMERSCHMELZEN.21
3.4.1.3 UNTERSUCHUNGEN VON TREIBMITTELBELADENEN
POLYMERSCHMELZEN.23
3.4.2
DEHNRHEOLOGIE.
27
3.4.2.1 GRUNDLAGEN DER
DEHNRHEOLOGIE.27
3.4.2.2 METHODEN ZUR CHARAKTERISIERUNG DER DEHNVISKOSITAET
.
28
3.4.3 DEHNRATEN IN
SCHAEUMPROZESSEN.
29
3.5 BIOBASIERTE
POLYMERE.30
3.5.1 GRUNDLAGEN ZU
CELLULOSEPROPIONAT.30
3.5.2 UNTERSUCHUNGEN ZUR SCHAUMHERSTELLUNG VON BIOBASIERTEN POLYMEREN
.
32
4 EXPERIMENTELLE
GRUNDLAGEN.
35
4.1 SYSTEMATIK DER VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
.
35
4.2
VERSUCHSMATERIALIEN.36
4.2.1
AUSGANGSPOLYMERE.36
4.2.2
TREIBMITTEL.36
4.2.3
ADDITIVE.
37
4.3 METHODEN ZUR CHARAKTERISIERUNG DER ROHMATERIALIEN
.
37
4.3.1 BESTIMMUNG DES MOLEKULAREN AUFBAUS
.
37
4.3.2 BESTIMMUNG DER THERMISCHEN
EIGENSCHAFTEN.37
4.3.2.1 THERMISCHES ZERSETZUNGSVERHALTEN
.
37
4.3.2.2 THERMISCHE PHASENUEBERGAENGE
.
38
4.3.3 BESTIMMUNG DER RHEOLOGISCHEN
EIGENSCHAFTEN.38
4.3.3.1
SCHERRHEOLOGIE.38
4.3.3.2
DEHNRHEOLOGIE.41
4.3.4 BESTIMMUNG DER
GASLOESLICHKEIT.
45
4.4 METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG DER SCHAEUMBARKEIT
.
45
4.4.1 KONTINUIERLICHE SCHAUMEXTRUSION MIT PHYSIKALISCHEN TREIBMITTELN
.
45
4.4.2 CHARAKTERISIERUNG DER PROZESSPARAMETER
.
47
4.4.3 ANALYSE DER
SCHAUMEIGENSCHAFTEN.
47
4.4.3.1 BESTIMMUNG DES AUFSCHAEUMVERHALTENS UND DES
EXPANSIONSVERHAELTNISSES.47
4.4.3.2 ANALYSE DER SCHAUMMORPHOLOGIE
.
49
5 ERGEBNISSE DER MATERIALCHARAKTERISIERUNG UND UNTERSUCHUNG DER
EINFLUSSGROESSEN 51
5.1
MATERIALCHARAKTERISIERUNG.51
5.1.1 ANALYSE DES MOLEKULAREN
AUFBAUS. 51
5.1.2 ANALYSE DER THERMISCHEN EIGENSCHAFTEN
.
52
5.1.2.1 THERMISCHES ZERSETZUNGSVERHALTEN MITTELS
TGA.52
5.1.2.2 THERMISCHE PHASENUEBERGAENGE MITTELS DIFFERENZKALORIMETRIE
.
55
5.2 LOESLICHKEIT VON PHYSIKALISCHEN TREIBMITTELN IN
CELLULOSEPROPIONAT.56
5.3 RHEOLOGISCHE CHARAKTERISIERUNG / EINFLUSSGROESSEN
.
57
5.3.1 MATERIALVERHALTEN UNTER
SCHERBELASTUNG.57
5.3.1.1 VALIDIERUNG DER INLINE-MESSMETHODE
.
57
5.3.1.2 ANPASSUNG DER VISKOSITAETSKURVEN
.
58
5.3.1.3 EINFLUSS DER TEMPERATUR AUF DIE SCHEREIGENSCHAFTEN
.
60
5.3.1.4 EINFLUSS DES WEICHMACHERS AUF DIE SCHEREIGENSCHAFTEN
.
62
5.3.1.5 EINFLUSS DES TREIBMITTELS AUF DIE
SCHEREIGENSCHAFTEN.63
5.3.1.6 MASTERKURVEN DER VISKOSITAETSMESSUNG
.
70
5.3.1.7 MODELLANSATZ ZUR MATERIALBESCHREIBUNG
.
71
5.3.2 MATERIALVERHALTEN UNTER DEHNBEANSPRUCHUNG
.
73
5.3.2.1 CHARAKTERISIERUNG DER VERSTRECKBARKEIT MITTELS
SCHMELZESPINNVERFAHREN.
73
OE.3.2.2 CHARAKTERISIERUNG DER DEHNVISKOSITAETEN MITTELS EVF
.
79
5.4 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER MATERIALCHARAKTERISIERUNG UND
UNTERSUCHUNG DER
EINFLUSSGROESSEN.
81
6 ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNG DER KONTINUIERLICHEN SCHAUMEXTRUSION
.
85
6.1 DUESENDESIGN FUER DAS EXTRUSIONSSCHAEUMEN
.
85
6.2 AUFSCHAEUMVERHALTEN UND ANALYSE DER
EINFLUSSFAKTOREN.86
6.2.1 EINFLUSS DER TEMPERATUR AUF DAS SCHAEUMVERHALTEN
.
86
6.2.1.1 TEMPERATUREINFLUSS AUF DEN EXTRUSIONSDRUCK INNERHALB DER DUESE
.
87
6.2.1.2 TEMPERATUREINFLUSS AUF DEN STRANGDURCHMESSER BEI DER
SCHAUMEXTRUSION.88
6.2.1.3 UNTERSUCHUNG DES AUFSCHAEUMVERHALTENS IM EXTRUSIONSPROZESS
.
89
6.2.1.4 TEMPERATUREINFLUSS AUF DAS EXPANSIONSVERHAELTNISS
.
94
6.2.1.5 DISKUSSION DES EINFLUSSES DER
TEMPERATUR.95
6.2.2 EINFLUSS DES TREIBMITTELS AUF DAS
SCHAEUMVERHALTEN.99
6.2.2.1 TREIBMITTELEINFLUSS AUF DEN STRANGDURCHMESSER BEI DER
SCHAUMEXTRUSION.99
6.2.2.2 DISKUSSION DES EINFLUSSES DER
TREIBMITTEL.100
6.2.3 EINFLUSS DES WEICHMACHERS AUF DAS SCHAEUMVERHALTEN
.
101
6.2.3.1 WEICHMACHEREINFLUSS AUF DEN STRANGDURCHMESSER BEI DER
SCHAUMEXTRUSION.101
6.2.3.2 DISKUSSION DES EINFLUSSES DER WEICHMACHER
.
103
6.3 MORPHOLOGISCHE CHARAKTERISIERUNG
.
106
6.3.1 AUSWERTUNGSGRENZEN DER ZELLBILDER
.
106
6.3.2 ZELLGROESSE DER HERGESTELLTEN
SCHAUMSTRAENGE.108
6.3.3 ANALYSE DER ZELLSTRUKTUREN UND
ZELLDICHTEN.110
6.3.4 DISKUSSION DER MORPHOLOGISCHEN
ERGEBNISSE.112
6.4 ABSCHAETZUNG DER
EXPANSIONSRATE.
114
6.5 DISKUSSION DER EIGNUNG VON CELLULOSEPROPIONATEN ZUR
SCHAUMHERSTELLUNG. 116
7
ZUSAMMENFASSUNG.
119
8
AUSBLICK.
123
ABBILDUNGSVERZEICHNIS.125
TABELLENVERZEICHNIS.130
LITERATURVERZEICHNIS.131
ANHANG.145
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