Analyse und Modellierung der Feststoffförderung und des Aufschmelzprozesses eines neuartigen Einschneckensystems sehr kurzer Baulänge zur Plastifizierung von Polymeren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Länge der Plastifiziereinheit ist ein entscheidender Faktor in Bezug auf die Plasti-fizierleistung eines Einschneckenextruders. Der Intensivplastifizierer kommt jedoch mit einer sehr kurzen Verfahrenseinheit aus, die bei der vorliegenden Prototypenma-schine ein L/D von 5 aufweist. Wird das Einzugsschneckenelement, welches lediglich das Einzugsverhalten bei großen Drehzahlen optimiert, vernachlässigt, dann hat die eigentliche Plastifizierschnecke nur ein L/D von 2, was seinesgleichen sucht. Im Laufe des Projektes wurde ein Feststofffördermodell aufgestellt, mit dem die Vor-gänge in der Plastifiziereinheit beschrieben werden können. Dazu sind Versuche durchgeführt worden, die die grundlegenden Annahmen für die theoretische Be-schreibung ermöglichen. Aufbauend auf das Feststofffördermodell erfolgte eine Leis-tungsberechnung die auf der Berechnung der Reibleistungen an den Grenzschichten zum Zylinder und der Schnecke, aber auch im Scherspalt Berücksichtigung finden. Die abgeführte Wärme an den Zylinder findet bei der Berechnung der Plastifizierung ebenfalls Berücksichtigung, wodurch anhand von Experimenten eine sehr gute Ü-bereinstimmung zwischen Modell und Realität erreicht werden kann. Der komplette reale Prozess kann zum jetzigen Zeit jedoch nicht berechnet werden, da dazu das Verhalten im Bereich der Schmelzeförderung bekannt sein muss. Hierzu zählen vor allem die Schererwärmung und der Druckverlauf im Bereich der Schmel-zeförderung. Da das Plastifizieren ausschließlich durch Reibungserwärmung stattfindet, sind in diesem Projekt umfangreiche Untersuchungen zur Reibwertmessung von Kunststoff-schüttgütern durchgeführt worden. Ohne diese Untersuchungen wäre eine brauchba-re Berechnung der Leistungsaufnahme und des Aufschmelzprozesses nicht möglich gewesen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Potente H., Kleineheismann, S.: Experimental Investigations on the Plasti-cating Process in a Short Single Screw Extruder and Energy Efficiency of the Process. ANTEC Conference, Chicago, 2007
- V. Schöppner, T. Thümen, S. Kleineheismann, P. Gorczyka.: Simulation von schnelllaufenden Plastifiziereinheiten. VDI Wissensforum Extrusionstechnik, Neu Ulm,2008
