Einfluss der Oberflächenrauigkeit, der Granualtform und -größe und der Molmassenverteilung auf den äußeren Reibungskoeffizienten von Kunststoffgranulaten

Keyan Liu

Einfluss der Oberflächenrauigkeit, der Granualtform und -größe und der Molmassenverteilung auf den äußeren Reibungskoeffizienten von Kunststoffgranulaten

Translated title of the contribution: Influence of surface roughness, pellet shape and size and molecular weight on the external coefficient of friction of polymer pellets

Keyan Liu

Research Center Wels

Research output: Types of Theses › Master's Thesis / Diploma Thesis

Abstract

The goal of this master thesis is the determination of the external coefficient of friction of various polymer pellets with the academic program materials and processing technology developed tribometer. The fundamental influence of surface roughness of the steel shaft, the pellet shape and size and the molecular weight distribution on the external coefficient of friction of polymer pellets in the solids conveying zone is investigated. In order to determine the influence of surface roughness, the external coefficient of friction of various polymer pellets was measured on three steel shafts with difference surface roughness. The tested polymer pellets are HDPE (High Density Polyethylene), PP (Polypropylene), PC (Polycarbonate) and PMMA (Polymethylmethacrylate). An increase as well as a decrease in the external coefficient of friction with higher surface roughness can be deserved depending on the polarity of the investigated polymeric material. In order to investigate the influence of the pellet shape and size on the external coefficient of friction, a virgin-PP and two compounded PP pellet types (short and long cylindrical shapes) were examined in dependence on velocity and pressure. The external coefficient of friction of the long cylindrical PP-pellets is always higher compared to the short cylindrical and the virgin PP-pellets. Using a contact mechanics model explains that a higher calculated contact area leads to an increase in the external coefficient of friction at a constant normal force and velocity. Three PP types with different molecular weight were measured to determine the influence of the molecular weight distribution. There is a decrease in the external coefficient of friction with a higher averaged molecular weight or a lower polydispersity. Furthermore a decrease in the external coefficient of friction of all three PP types with a higher pressure or a lower velocity can be observed.

Translated title of the contribution	Influence of surface roughness, pellet shape and size and molecular weight on the external coefficient of friction of polymer pellets
Original language	German
Publication status	Published - 2011

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@mastersthesis{2fb5c1b889da47aa8ab89a96dacd1c43,

title = "Einfluss der Oberfl{\"a}chenrauigkeit, der Granualtform und -gr{\"o}{\ss}e und der Molmassenverteilung auf den {\"a}u{\ss}eren Reibungskoeffizienten von Kunststoffgranulaten",

abstract = "Ziel dieser Diplomarbeit ist die Ermittlung des {\"a}u{\ss}eren Reibungskoeffizienten verschiedener Kunststoffgranulate mittels einer am FH-Studiengang Entwicklungsingenieur Metall und Kunststofftechnik entwickelten Reibapparatur. Es wird der grundlegende Einfluss der Oberfl{\"a}chenrauigkeit der Stahlwelle, der Granulatform und -gr{\"o}{\ss}e und der Molmassenverteilung auf den {\"a}u{\ss}eren Reibungskoeffizienten von Kunststoffgranulaten in der Feststofff{\"o}rderungszone untersucht. Zur Untersuchung des Rauigkeitseinflusses der metallischen Oberfl{\"a}che wurde der {\"a}u{\ss}ere Reibungskoeffizient verschiedener Kunststoffgranulate auf drei Stahlwellen mit unterschiedlichen Oberfl{\"a}chenrauigkeiten gemessen. Die untersuchten Kunststoffgranulate sind PE-HD (Polyethylen High Density), PP (Polypropylen), PC (Polycarbonat) und PMMA (Polymethylmethacrylat). In Abh{\"a}ngigkeit von der Polarit{\"a}t der untersuchten Polymerwerkstoffe sowie von Geschwindigkeit und Druck kann sowohl eine Zunahme als auch eine Abnahme des {\"a}u{\ss}eren Reibungskoeffizienten mit steigender Oberfl{\"a}chenrauigkeit beobachtet werden. Um den Einfluss der Granulatform und -gr{\"o}{\ss}e auf den {\"a}u{\ss}eren Reibungskoeffizienten zu untersuchen, wurden eine virgin-PP und zwei compoundierte PP-Typen (kurze und lange Zylinderform) in Abh{\"a}ngigkeit von Geschwindigkeit und Druck gemessen. Der {\"a}u{\ss}ere Reibungskoeffizient des langen zylinderf{\"o}rmigen PP-Granulats ist immer h{\"o}her im Vergleich zu dem kurzen zylinderf{\"o}rmigen und dem virgin PP-Granulat. Durch die Verwendung eines Kontakt-Mechanik-Modells kann erkl{\"a}rt werden, dass eine h{\"o}here berechnete Kontaktfl{\"a}che zu einer Erh{\"o}hung des {\"a}u{\ss}eren Reibungskoeffizienten bei einer konstanter Normalkraft und Geschwindigkeit f{\"u}hrt. F{\"u}r die Ermittlung des Einflusses der Molmassenverteilung wurden drei PP-Typen mit unterschiedlichen Molmassen gemessen. Der {\"a}u{\ss}ere Reibungskoeffizient f{\"a}llt mit zunehmender Polydispersit{\"a}t ab und nimmt mit steigendem Massenmittel der Molmasse zu. Dagegen nimmt der {\"a}u{\ss}ere Reibungskoeffizient aller drei PP-Arten mit steigendem Druck bzw. abnehmender Geschwindigkeit ab.",

author = "Keyan Liu",

year = "2011",

language = "Deutsch",

}

TY - THES

T1 - Einfluss der Oberflächenrauigkeit, der Granualtform und -größe und der Molmassenverteilung auf den äußeren Reibungskoeffizienten von Kunststoffgranulaten

AU - Liu, Keyan

PY - 2011

Y1 - 2011

N2 - Ziel dieser Diplomarbeit ist die Ermittlung des äußeren Reibungskoeffizienten verschiedener Kunststoffgranulate mittels einer am FH-Studiengang Entwicklungsingenieur Metall und Kunststofftechnik entwickelten Reibapparatur. Es wird der grundlegende Einfluss der Oberflächenrauigkeit der Stahlwelle, der Granulatform und -größe und der Molmassenverteilung auf den äußeren Reibungskoeffizienten von Kunststoffgranulaten in der Feststoffförderungszone untersucht. Zur Untersuchung des Rauigkeitseinflusses der metallischen Oberfläche wurde der äußere Reibungskoeffizient verschiedener Kunststoffgranulate auf drei Stahlwellen mit unterschiedlichen Oberflächenrauigkeiten gemessen. Die untersuchten Kunststoffgranulate sind PE-HD (Polyethylen High Density), PP (Polypropylen), PC (Polycarbonat) und PMMA (Polymethylmethacrylat). In Abhängigkeit von der Polarität der untersuchten Polymerwerkstoffe sowie von Geschwindigkeit und Druck kann sowohl eine Zunahme als auch eine Abnahme des äußeren Reibungskoeffizienten mit steigender Oberflächenrauigkeit beobachtet werden. Um den Einfluss der Granulatform und -größe auf den äußeren Reibungskoeffizienten zu untersuchen, wurden eine virgin-PP und zwei compoundierte PP-Typen (kurze und lange Zylinderform) in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Druck gemessen. Der äußere Reibungskoeffizient des langen zylinderförmigen PP-Granulats ist immer höher im Vergleich zu dem kurzen zylinderförmigen und dem virgin PP-Granulat. Durch die Verwendung eines Kontakt-Mechanik-Modells kann erklärt werden, dass eine höhere berechnete Kontaktfläche zu einer Erhöhung des äußeren Reibungskoeffizienten bei einer konstanter Normalkraft und Geschwindigkeit führt. Für die Ermittlung des Einflusses der Molmassenverteilung wurden drei PP-Typen mit unterschiedlichen Molmassen gemessen. Der äußere Reibungskoeffizient fällt mit zunehmender Polydispersität ab und nimmt mit steigendem Massenmittel der Molmasse zu. Dagegen nimmt der äußere Reibungskoeffizient aller drei PP-Arten mit steigendem Druck bzw. abnehmender Geschwindigkeit ab.

AB - Ziel dieser Diplomarbeit ist die Ermittlung des äußeren Reibungskoeffizienten verschiedener Kunststoffgranulate mittels einer am FH-Studiengang Entwicklungsingenieur Metall und Kunststofftechnik entwickelten Reibapparatur. Es wird der grundlegende Einfluss der Oberflächenrauigkeit der Stahlwelle, der Granulatform und -größe und der Molmassenverteilung auf den äußeren Reibungskoeffizienten von Kunststoffgranulaten in der Feststoffförderungszone untersucht. Zur Untersuchung des Rauigkeitseinflusses der metallischen Oberfläche wurde der äußere Reibungskoeffizient verschiedener Kunststoffgranulate auf drei Stahlwellen mit unterschiedlichen Oberflächenrauigkeiten gemessen. Die untersuchten Kunststoffgranulate sind PE-HD (Polyethylen High Density), PP (Polypropylen), PC (Polycarbonat) und PMMA (Polymethylmethacrylat). In Abhängigkeit von der Polarität der untersuchten Polymerwerkstoffe sowie von Geschwindigkeit und Druck kann sowohl eine Zunahme als auch eine Abnahme des äußeren Reibungskoeffizienten mit steigender Oberflächenrauigkeit beobachtet werden. Um den Einfluss der Granulatform und -größe auf den äußeren Reibungskoeffizienten zu untersuchen, wurden eine virgin-PP und zwei compoundierte PP-Typen (kurze und lange Zylinderform) in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Druck gemessen. Der äußere Reibungskoeffizient des langen zylinderförmigen PP-Granulats ist immer höher im Vergleich zu dem kurzen zylinderförmigen und dem virgin PP-Granulat. Durch die Verwendung eines Kontakt-Mechanik-Modells kann erklärt werden, dass eine höhere berechnete Kontaktfläche zu einer Erhöhung des äußeren Reibungskoeffizienten bei einer konstanter Normalkraft und Geschwindigkeit führt. Für die Ermittlung des Einflusses der Molmassenverteilung wurden drei PP-Typen mit unterschiedlichen Molmassen gemessen. Der äußere Reibungskoeffizient fällt mit zunehmender Polydispersität ab und nimmt mit steigendem Massenmittel der Molmasse zu. Dagegen nimmt der äußere Reibungskoeffizient aller drei PP-Arten mit steigendem Druck bzw. abnehmender Geschwindigkeit ab.

M3 - Masterarbeit / Diplomarbeit

ER -

Einfluss der Oberflächenrauigkeit, der Granualtform und -größe und der Molmassenverteilung auf den äußeren Reibungskoeffizienten von Kunststoffgranulaten

Abstract

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