Simulation der Agglomeration und Desagglomeration von Füllstoffpartikel in Polymeren

Während der Verarbeitung von mit Füllstoff beladenen Polymerschmelzen kann es zu einer Agglomeration der Füllstoffpartikel oder zu einer Zerteilung von Agglomeraten (Desagglomeration) kommen. Die Materialeigenschaften können durch diese Prozesse weitreichend beeinflusst werden. In dieser Arbeit wird ein Modell zur Beschreibung der Agglomeration und Desagglomeration von Füllstoffpartikeln in Polymeren entwickelt. Eine wesentliche Annahme für die Modellbildung ist, dass von kugelformigen, aus Primärpartikeln bestehenden Agglomeraten ausgegangen wird. Die Beschreibung des Agglomerataufbaus erfolgt im Modell auf der Basis einer Kollisionsrate. Zur Berechnung des Agglomeratabbaus werden einerseits von der Schmelze auf ein Agglomerat ausgeübte viskose Kräfte und andererseits Haftkräfte im Agglomerat berücksichtigt. Insbesondere werden auch die Auswirkungen von Oberflächenrauhigkeiten der Primärpartikel auf die Haftkräfte in der Modellbildung berücksichtigt. Das entwickelte Modell ist in ein Strömungssimulationsprogramm implementiert worden. Zur Analyse der Dynamik des Modells sind Simulationsberechnungen anhand einer Testgeometrie durchgeführt worden. Durch Variantion der einzelnen Modellparameter konnte deren Einfluss auf den Agglomerations- bzw. Desagglomerationsprozess an einem Beispiel dargestellt werden.