Skip to main content
SpringerLink
Log in

Das anomale Fließverhalten von Polyäthylen hoher Dichte

  • Original Contributions · Originalarbeiten
  • Published:
Rheologica Acta Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Das anomale Strömungsverhalten von Polyäthylen hoher Dichte (HDPE) wird mit Hilfe eines Kapillar-Rheometers am Beispiel der Strömung durch Düsen mit Kreisquerschnitt untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchung werden in Form „scheinbarer Fließkurven“ dargestellt. Es wird der Einfluß der Temperatur, der Oberflächenbeschaffenheit der Düse, der Düseneinlauf-Geometrie, des Druckniveaus und der Zugabe von Zusatzstoffen (Stabilisator, Holzmehl) auf den Verlauf der „scheinbaren Fließkurve“ untersucht. Es kann gezeigt werden, daß die bei diesem Material besonders ausgeprägt auftretenden Fließanomalien nicht wie bei anderen Polymertypen (wie z. B. LDPE, PS, PP) auf Vorgänge im Düseneinlauf beruhen, sondern auf eine Änderung der Fließeigenschaften der Kunststoffschmelze im Bereich der Düsenwand zurückzuführen sind. Diese Änderung der Fließeigenschaften führt in der Düse zu einem Gleiten bzw. zu Haft-Gleierscheinungen. Visuelle Untersuchungen, bei denen die Lage- und Gestaltänderungen farbig markierter Proben beobachtet werden, bestätigen diese Ergebnisse.

Summary

The anomalous flow behaviour of high density polyethylene melts (HDPE) is studied with a capillary rheometer. The results are described in form of “apparent flow curves”. The investigation shows the influence of melt temperature, die surface condition, die entrance geometry, pressure niveau, and content of additives (stabilizer, saw dust) on the appearance of the apparent flow curve. It is shown that the anomalous flow behaviour of this kind of polymer melt is not caused by die entrance effects as it is for other polymer melts (e.g. LDPE, PS, PP). The anomalous flow behaviour can be related on a change in the flow properties of the HDPE-melt in the vicinity of the die wall. This change in the rheological properties causes slip or stick-slip, respectively, at the die wall. Flow visualization experiments confirm the results.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Literatur

  1. Craig, R. F., E. N. Barnes, J. L. Rakes, SPE-J.24, 45–48 (1968).

    Google Scholar 

  2. Fritz, H. G., Kunststofftechnik8, 113–119 (1969).

    Google Scholar 

  3. Fritz, G. H., Zur Funktion und Betriebsweise der Plastifiziereinheiten von Extrusionsblasanlagen. Kunststoffe-Fortschrittsberichte (Carl Hanser, München-Wien 1976).

    Google Scholar 

  4. Fuchs, G., Plastverarbeiter19, 765–771 (1968);20, 237–244 (1969);21, 235–244 (1970).

    Google Scholar 

  5. Menges, G., R. Hegele, G. Langecker, Plastverarbeiter23, 455–460 (1972).

    Google Scholar 

  6. Nason, H. K., J. Appl. Phys.16, 338–343 (1945).

    Google Scholar 

  7. Spencer, R. S., R. E. Dillon, J. Colloid Sci.14, 241–255 (1949).

    Google Scholar 

  8. Clegg, P. L., British Plastics 535–537 (1957).

  9. Tordella, J. P., J. Appl. Phys.27, 454–458 (1956).

    Google Scholar 

  10. Bagley, E. B., A. M. Birks, J. Appl. Phys.31, 556–561 (1960).

    Google Scholar 

  11. Bartos, C., Polymer Letters3, 1025–1030 (1965).

    Google Scholar 

  12. Blyler, Jr., L. L., A. C. Hart, Jr., Polym. Eng. Sci.10, 193–203 (1970).

    Google Scholar 

  13. Fiedler, L., H. Giesmann, R. Berger, Plaste und Kautschuk12, 517–521 (1965).

    Google Scholar 

  14. Horak, H., Kunststoffe55, 158–167 (1965).

    Google Scholar 

  15. Lupton, J. M., J. W. Regester, Polym. Eng. Sci.5, 235–243 (1965).

    Google Scholar 

  16. Tordella, J. P., Appl. Polym. Sci.7, 215–229 (1963).

    Google Scholar 

  17. Tordella, J. P., Unstable flow of molten polymers, in:F. R. Eirich (ed.), Rheology5, 58–92 (1969).

    Google Scholar 

  18. Tordella, J. P., SPE-J.12, 36–40 (1956).

    Google Scholar 

  19. Westover, R. F., Polym. Eng. Sci.6, 83–89 (1966).

    Google Scholar 

  20. Sabia, R., M. E. Mullier, J. Appl. Poly. Sci.6, 42–43 (1962).

    Google Scholar 

  21. Berger, R., Plaste und Kautschuk19, 113–118 (1972).

    Google Scholar 

  22. Bialas, G. A., J. L. White, Rubber Chem. Techn.42, 675–690 (1969).

    Google Scholar 

  23. Pearson, J. R. A., Plastics & Polymers 285–291 (1969).

  24. Petrie, Ch. J. S., M. M. Denn, Amer. Ind. Chem. Engg. J.22, 209–236 (1976).

    Google Scholar 

  25. Westover, R. F., SPE-ANTEC6, 80, 1–5 (1960).

    Google Scholar 

  26. Colwell, R. E., SPE-J.11, 24–28 (1955).

    Google Scholar 

  27. Johnson, W. C., SPE-ANTEC13, 514–523 (1967).

    Google Scholar 

  28. Martin, B., Int. J. Non-Linear Mech.2, 285–301 (1967).

    Google Scholar 

  29. Bagley, E. B., I. M. Cabott, D. C. West, J. Appl. Phys.29, 109–110 (1950).

    Google Scholar 

  30. Bagley, E. B., H. P. Schreiber, Trans. Soc. Rheol.5, 341–353 (1961).

    Google Scholar 

  31. Ballenger, T. F., J. L. White, Chem. Eng. Sci.25, 1191–1195 (1970).

    Google Scholar 

  32. Giesekus, H., Rheol. Acta7, 127–138 (1968).

    Google Scholar 

  33. Giesekus, H., Rheol. Acta8, 411–421 (1969).

    Google Scholar 

  34. Hürlimann, H. P., W. Knappe, Rheol. Acta11, 292–301 (1972).

    Google Scholar 

  35. den Otter, J. L., J. L. S. Wales, J. Schijf, Rheol. Acta6, 205–209 (1967).

    Google Scholar 

  36. Oyanagi, Y., Y. Yamaguchi, J. Soc. Mat. Sci. Japan20, 105–110 (1971).

    Google Scholar 

  37. Tordella, J. P., Trans. Soc. Rheol.1, 203–212 (1957).

    Google Scholar 

  38. Hutton, J. F., Nature200, 646–648 (1963).

    Google Scholar 

  39. Metzner, A. B., J. L. White, Amer. Ind. Chem. Engg. J.11, 989–995 (1965).

    Google Scholar 

  40. den Otter, J. L., Plastics & Polymer 155–168 (1970).

  41. Schofield, R. K., G. W. Scott Blair, J. Phys. Chem.34, 248–262 (1930).

    Google Scholar 

  42. Mennig, G., Rheol. Acta15, 199–205 (1976).

    Google Scholar 

  43. Mennig, G., J. Macromol. Sci.-Phys. (im Druck).

  44. Offermann, H., Die Rheometrie wandgleitender Kunststoffschmelzen untersucht am Beispiel von Hart-PVC. Diss. TH Aachen (1972).

  45. den Otter, J. L., Rheol. Acta10, 200–207 (1971).

    Google Scholar 

  46. Galt, J., B. Maxwell, Modern Plastics42, 115 to 117, 120–139 (1964).

    Google Scholar 

  47. Gogos, C. G., B. Maxwell, Polym. Eng. Sci.6, 353–358 (1966).

    Google Scholar 

  48. Ishimaru, Y., J. Ui, Y. Mori, J. Society Materials Sci., Japan,13, 376–380 (1964).

    Google Scholar 

  49. Maxwell, B., J. C. Galt, J. Polymer Sci.62, 50–53 (1962).

    Google Scholar 

  50. Ui, J., Y. Ishimam, H. Murakami, N. Fukushima, Y. Mori, SPE-Transactions 295–305 (1964).

  51. Metzger, A. P., J. R. Knox, Trans. Soc. Rheol.9, 13–25 (1965).

    Google Scholar 

  52. Metzger, A. P., C. W. Hamilton, SPE-Transactions4, 107–112 (1964).

    Google Scholar 

  53. Metzger, A. P., C. W. Hamilton, E. H. Merz, SPE-Transactions3, 21–26 (1963).

    Google Scholar 

  54. Metzger, A. P., J. D. Matlack, Polymer Letters3, 921–922 (1965).

    Google Scholar 

  55. den Otter, J. L., Rheol. Acta14, 329–336 (1975).

    Google Scholar 

  56. Mooney, M., J. Rheology2, 210–222 (1931).

    Google Scholar 

  57. Ehrmann, G., G. Robens, M. H. Wagner, Kunststoffe64, 463–469 (1974).

    Google Scholar 

  58. Worth, R. A., J., Parnaby, H. A. A. Helmy, Polym. Eng. Sci.17, 257–265 (1977).

    Google Scholar 

  59. Lim, T. S. T., SPE-ANTEC16, 13–19 (1970).

    Google Scholar 

  60. Taylor, D. M., T. J. Lewis, Dechema Monographie72, 125–136 (1974).

    Google Scholar 

  61. Fuhrmann, J., Persönliche Mitteilung (1976), Uni Kaiserslautern, Fachbereich Chemie.

  62. Uhland, E., Slip of polymer melts at the wall of capillary dies. VIIth International Congress on Rheology, Göteborg, Sweden, 23.–27. Aug. 1976.

  63. Uhland, E., Polymer Eng. Sci.17, 671–681 (1977).

    Google Scholar 

  64. Uhland, E., Rheol. Acta15, 30–39 (1976).

    Google Scholar 

  65. Winter, H. H., Temperaturänderungen beim Durchströmen von Rohren. Praktische Rheologie der Kunststoffe, VDI-Verlag (Düsseldorf 1978).

    Google Scholar 

  66. Rabinowitsch, B., Z. Phys. Chem.145, 1–26 (1929).

    Google Scholar 

  67. Somjonow, V., Kunststoffe56, 7–11 (1966).

    Google Scholar 

  68. DIN 13342: Nicht-newtonsche Flüssigkeiten; Begriffe, Stoffgesetze (Berlin und Köln 1976).

  69. Han, C. D., M. Charles, W. Philippoff, Trans. Soc. Rheol.13, 455–466 (1969).

    Google Scholar 

  70. Han, C. D., M. Charles, Trans. Soc. Rheol.15, 147–161 (1971).

    Google Scholar 

  71. Richardson, S., J. Fluid Mech.59, 707–719 (1973).

    Google Scholar 

  72. Goldacker, E., Untersuchungen zur inneren Reibung von Pulvern, insbesondere im Hinblick auf die Förderung in Extrudern. Diss. TH Aachen (1971).

  73. Röthemeyer, F., Elastische Effekte bei der Extrusion von Kunststoffschmelzen. Diss. Univ. Stuttgart (1970).

  74. Wagner, M. H., J. Fluid Mech.72, 257–268 (1975).

    Google Scholar 

  75. Metzner, A. B., Ind. Eng. Chem.50, 1577–1580 (1968).

    Google Scholar 

  76. White, J. L., Appl. Polym. Sci.8, 2339–2357 (1964).

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Institut für Kunststofftechnologie, Universität Stuttgart (IKT), Germany

    E. Uhland

  2. Fa. Hermann Berstorff GmbH, Postfach 629, D-3000, Hannover 61, Germany

    E. Uhland

Authors
  1. E. Uhland
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Additional information

Auszugsweise vorgetragen auf der Jahrestagung der Deutschen Rheologischen Gesellschaft in Berlin vom 8.–10. Mai 1978.

Mit 27 Abbildungen und 1 Tabelle

Herrn Prof. Dr.-Ing.G. Schenkel zum 65. Geburtstag gewidmet

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Uhland, E. Das anomale Fließverhalten von Polyäthylen hoher Dichte. Rheol Acta 18, 1–24 (1979). https://doi.org/10.1007/BF01515684

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01515684

Search

Navigation