Analyse und Modellierung des Aufschmelzverhaltens von Planetwalzenextrudern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Bastian
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 192909158

Extrusion und Compoundierung thermoplastischer Kunststoffe sind wesentliche Schritte bei der Produktion von Halbzeugen und Endartikeln. Aufgrund der gestiegenen Qualitätsanforderung und dem Trend hin zur Kostensenkung durch Prozessoptimierung kommt dem Aufbereitungsprozess besondere Bedeutung zu. Das Ziel der Aufbereitung liegt vorrangig in der optimalen Einmischung von Zuschlagstoffen in die Kunststoffmatrix. Der Planetwalzenextruder stellt in diesem Zusammenhang ein Maschinensystem dar, welches aufgrund seiner ausgezeichneten Homogenisier- und Dispergiereigenschaften sowie der geringen Scherbeanspruchung des Materials und des engen Verweilzeitspektrums besonders gut für diese Aufgaben geeignet ist [1]. Modellgesetze, die das Prozessverhalten von Einschnecken- und Doppelschneckenextrudern beschreiben, werden in der wissenschaftlichen Literatur bereits seit vielen Jahren diskutiert und in der Maschinenauslegung angewandt. Für Planetwalzenextruder sind in den letzten Jahren erste Modelle für das Prozessverhalten publiziert worden. Diese vernachlässigen aber das Aufschmelzen des Kunststoffes und sind somit nur für reine Schmelzeförderung gültig. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung des Aufschmelzverhaltens von Kunststoffen auf Planetwalzenextrudern (PWE) und die erstmalige Entwicklung von physikalisch-mathematischen Modellen zur Beschreibung der Aufschmelzvorgänge. Hierzu soll aufgrund der Erfolge bei der Modellierung von schmelzebeschickten PWEs von den Ansätzen aus der Ein- bzw. Zweiwellenextrudersimulation ausgegangen werden. Die an die im PWE herrschenden Bedingungen angepassten Modelle sollen es ermöglichen, das Druck-Durchsatzverhalten, den Temperaturverlauf und die Leistung beim Betreiben des PWEs als Plastifizierextruder zu beschreiben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen