Prozess und Materialeigenschaften bei der Herstellung von thermoplastischen Vulkanisaten im Zweischneckenextruder

Abstract

In dieser Arbeit wird der Einfluss der Prozessstellgrößen auf den Herstellungsprozess von Thermoplastischen Vulkanisaten (TPV) im Zweischneckenextruder (ZE25x54d) und auf die Materialeigenschaften der TPVs auf Basis von Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) und Polypropylen (PP) untersucht. Die Rezeptur enthält neben den Polymeren ausschließlich einen paraffinischen Weichmacher sowie zur Vernetzung ein organisches Peroxid mit einem Coagenz. Der Temperaturverlauf und die mittlere Verweilzeit entlang der Extruderschnecken werden durch Messung und Simulation bestimmt. Hieraus wird der Peroxidumsatz anhand eines auf die Rezeptur abgestimmten Vernetzungsmodells in Abhängigkeit von Prozessposition und Zeit errechnet. Unter Berücksichtigung von Weichmacher- und Vernetzerverteilung auf beide Polymerphasen wird der Verlauf des Viskositätsverhältnisses bis zur Phaseninversion abgeleitet. Die Materialeigenschaften der TPVs werden durch physikalische Prüfung von spritzgegossenen Proben bestimmt.

This study investigates the influence of regulating process variables on the resulting process parameters and on the TPV product properties. Therefore a co-rotating twin screw extruder (ZE25x54d) is used. The recipe consists of polypropylene (PP), ethylene-propylene-diene-rubber (EPDM), a paraffinic plasticizer and a peroxidic cure agent. Material temperature development and residence time along the extruder screws is determined by measurements and process simulation. A curing reaction model, adjusted to the recipe, is used to calculate the cure development during the TPV production process. The progress of the viscosity ratio of both polymers is derived from consideration of the cure agent distribution and plasticizer on PP and EPDM until phase inversion is reached. TPV samples were injection moulded and tested by physical measurements.