Grundlagen, Technologie, Anwendungen
E-Book, Deutsch, 842 Seiten
ISBN: 978-3-446-43597-1
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Bei der Herstellung von Kunststoffen, insbesondere bei der Aufbereitung und Verarbeitung bis zum Fertigprodukt werden Extruder eingesetzt, wobei der gleichläufige Doppelschneckenextruder eine dominante Rolle spielt. Aber auch in anderen Industriezweigen, z. B. der Kautschuk- und Lebensmittelindustrie und zunehmend in der Pharmaindustrie kommen die Gleichdrallschnecken vielfältig zum Einsatz.
Eine multifunktionale Maschine
Das Fachbuch gibt umfassenden Einblick in die verfahrens- und maschinentechnischen Grundlagen und legt großen Fokus auf Praxisbeispiele.
Meist sind die Schnecken modular aufgebaut und können damit sehr flexibel an veränderte Aufgabenstellung und Produkteigenschaften angepasst werden. Für die optimale Auslegung eines Doppelschneckenextruders sind vertiefte Kenntnisse über die Maschine und den Prozess erforderlich.
Ein Praxisbuch für Einsteiger und Profis
Die zweite Auflage entstand unter Mitwirkung vieler Fachautoren von renommierten Firmen und Hochschulen. Alle inzwischen erfolgten Weiterentwicklungen wurden berücksichtigt. Die zweite Auflage wurde durchgehend neu bearbeitet, ist deutlich erweitert, komplett in Farbe und in neuem Layout.
Mit Zusatzmaterial auf der Website (www.hochviskostechnik.de) des Herausgebers: Videos, Bilder, Beispiel-Aufgaben, Rechentools
Autoren/Hrsg.
Fachgebiete
- Technische Wissenschaften Verfahrenstechnik | Chemieingenieurwesen | Biotechnologie Technologie der Kunststoffe und Polymere
- Technische Wissenschaften Verfahrenstechnik | Chemieingenieurwesen | Biotechnologie Mechanische und Thermische Verfahrenstechnik
- Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Produktionstechnik Fertigungstechnik
Weitere Infos & Material
1;Vorwort zur 2. Auflage;6
1.1;Vorwort zur 1. Auflage;7
2;Zusatzmaterial;9
3;Die Autoren;10
3.1;Der Herausgeber;10
3.2;Die Mitverfasser;11
4;1 Einleitung;26
4.1;1.1 Technisch, wirtschaftliche Bedeutung der Extruder;26
4.1.1;1.1.1 Extrudertypen und Bezeichnungen;26
4.1.2;1.1.2 Schneckenmaschinen und Kunststoffe;27
4.1.3;1.1.3 Wirtschaftliche Kernfunktionen eines Extruders in der Kunststoffindustrie;28
4.1.4;1.1.4 Extrudertypen und Vorteile von dicht kämmenden Gleichdrallschnecken;30
4.1.5;1.1.5 Erste dicht kämmende Gleichdrallschnecken;31
4.1.6;1.1.6 Details zu Doppelschnecken;34
4.1.7;1.1.7 Zielsetzung des Buches;35
4.1.8;1.1.8 Zusammenfassung;36
4.1.9;1.1.9 Ausblick;36
4.2;1.2 Historische Entwicklung der Gleichdrall-Doppelschnecken;37
4.2.1;1.2.1 Vorwort und Würdigung von Bayer-Forschern;37
4.2.2;1.2.2 Einleitung von Martin Ullrich;43
4.2.3;1.2.3 Frühe Entwicklungen;43
4.2.3.1;1.2.3.1 Basisgeometrie;45
4.2.3.2;1.2.3.2 Grundlegende Patente;48
4.2.3.3;1.2.3.3 Pionierzeit;56
4.2.3.4;1.2.3.4 Maschinenentwicklung;56
4.2.3.5;1.2.3.5 Einsatz in Chemieprozessen;57
4.2.3.6;1.2.3.6 Lizenzvergabe;58
4.2.3.7;1.2.3.7 Würdigung für R. Erdmenger;58
4.2.3.8;1.2.3.8 Neue Hochviskostechnik mit Gleichdrallschnecken;59
4.2.3.9;1.2.3.9 Vielfältige Hochviskosprozesse;62
4.2.4;1.2.4 Spezielle Entwicklungen der Bayer-Hochviskostechnik;63
4.2.4.1;1.2.4.1 Vertiefte Kinematik, Profilgeometrien;63
4.2.4.2;1.2.4.2 Spielstrategien;65
4.2.4.3;1.2.4.3 Entwicklungen nach der Lizenzierung;67
4.2.4.4;1.2.4.4 Aktivitäten nach Ablauf der Hauptpatente;69
4.3;1.3 Compoundieren Gesamtübersicht: Aufgaben und Anwendungsbeispiele, Verfahrenszonen;72
4.3.1;1.3.1 Aufgaben und Anforderungen an die Compoundierung;72
4.3.2;1.3.2 Aufgaben und Auslegung der Verfahrenszonen eines Compoundierextruders;75
4.3.2.1;1.3.2.1 Einzugszone;76
4.3.2.2;1.3.2.2 Plastifizierzone;78
4.3.2.3;1.3.2.3 Schmelzeförderzone;83
4.3.2.4;1.3.2.4 Distributive Mischzone;84
4.3.2.5;1.3.2.5 Dispersive Mischzone;86
4.3.2.6;1.3.2.6 Entgasungszone;88
4.3.2.7;1.3.2.7 Druckaufbauzone;89
4.3.3;1.3.3 Verfahrenstechnische Kenngrößen;92
4.3.3.1;1.3.3.1 Spezifischer Energieeintrag;92
4.3.3.2;1.3.3.2 Verweilzeitverhalten;94
4.3.4;1.3.4 Verfahrensbeispiele;96
4.3.4.1;1.3.4.1 Einarbeitung von Glasfasern;96
4.3.4.2;1.3.4.2 Einarbeiten von Füllstoffen;99
4.3.4.3;1.3.4.3 Herstellung von Masterbatches;101
4.3.4.4;1.3.4.4 Einfärben;104
4.4;1.4 Prozessverständnis – Übersicht und Bewertung von Experimenten und Modellen;107
4.4.1;1.4.1 Einleitung;107
4.4.2;1.4.2 Einteilung von Modellen und Experimenten;111
4.4.3;1.4.3 Feststoffe;112
4.4.4;1.4.4 Hochviskose Flüssigkeiten;114
4.4.4.1;1.4.4.1 Eindimensionale Modelle;114
4.4.4.2;1.4.4.2 Dreidimensionale Modelle;119
4.4.5;1.4.5 Zusammenfassung;121
4.4.6;1.4.6 Ausblick und Anregungen;122
4.4.6.1;1.4.6.1 Extruderkonfigurationsprogramm;122
4.4.6.2;1.4.6.2 Modellweiterentwicklungen;122
4.4.6.3;1.4.6.3 Neue Modellanwendungen – online;123
4.4.6.4;1.4.6.4 Verfahrenstechnische Charakterisierung von Schneckenelementen durch Kennzahlen;124
4.5;1.5 Förder- und Leistungsparameter von üblichen Förderelementen;126
4.6;1.6 Häufig verwendete Formelzeichen;128
5;2 Basisgeometrien und Schneckenelemente;132
5.1;2.1 Basisgeometrie der Gleichläufer: Förder- und Knetelemente einschließlich Spielstrategien;132
5.1.1;2.1.1 Einleitung;132
5.1.2;2.1.2 Das exakt abschabende Profil aus Kreisbögen;133
5.1.3;2.1.3 Geometrische Konstruktion von dicht kämmenden Profilen;135
5.1.4;2.1.4 Geometriegrößen von Gewindeelementen mit Spielen;137
5.1.5;2.1.5 Übergang zwischen verschiedenen Gangzahlen;142
5.1.6;2.1.6 Berechnung eines Schneckenprofils zur Fertigung nach der Längsschnitt-Äquidistante;142
5.1.7;2.1.7 Freie Querschnittsfläche;146
5.1.8;2.1.8 Oberfläche von Gehäuse und Förderelementen;147
5.1.9;2.1.9 Knetelemente;148
5.1.10;2.1.10 Neue Entwicklungen bei Schneckengeometrien;151
5.2;2.2 Schneckenelemente und deren Einsatz;152
5.2.1;2.2.1 Aufbau von Schneckenelementen;153
5.2.2;2.2.2 Kombinieren von Schneckenelementen;158
5.2.3;2.2.3 Schneckenelemente und ihre Wirkungsweise;161
5.2.3.1;2.2.3.1 Förderelemente;161
5.2.3.2;2.2.3.2 Knetelemente;167
5.2.3.3;2.2.3.3 Abstauelemente;171
5.2.3.4;2.2.3.4 Mischelemente;173
5.2.3.5;2.2.3.5 Sonderelemente;177
5.3;2.3 Übersicht patentierter Schneckenelemente;185
5.3.1;2.3.1 WO 2009152910, EP 2291277, US 20110110183;187
5.3.2;2.3.2 WO 2011039016, EP 2483051, US 20120320702;188
5.3.3;2.3.3 WO 2011069896, EP 2509765, US 20120281001;189
5.3.4;2.3.4 DE 00813154, US 2670188;190
5.3.5;2.3.5 DE 19947967, EP 1121238, WO 2000020188;191
5.3.6;2.3.6 US 1868671;192
5.3.7;2.3.7 DE 10207145, EP 1476290, US 20050152214;192
5.3.8;2.3.8 DE 00940109, US 2814472;193
5.3.9;2.3.9 US 5713209;193
5.3.10;2.3.10 US 3717330, DE 2128468;194
5.3.11;2.3.11 DE 4118530, EP 516936, US 5338112;195
5.3.12;2.3.12 US 4131371;196
5.3.13;2.3.13 DE 03412258, US 4824256;196
5.3.14;2.3.14 DE 1180718, US 3254367;197
5.3.15;2.3.15 US 3900187;198
5.3.16;2.3.16 WO 2009153003, EP 2303544, US 20110112255;199
5.3.17;2.3.17 WO 2009152974, EP 2291279, US 20110180949;200
5.3.18;2.3.18 US 3216706;201
5.3.19;2.3.19 WO 2009152968, EP 2303531, US 20110158039;202
5.3.20;2.3.20 WO 2013045623, EP 2760658;203
5.3.21;2.3.21 WO 2009152973, EP 2291270, US 20110141843;204
5.3.22;2.3.22 WO 2009153002, EP 2307182, US 20110096617;205
5.3.23;2.3.23 EP 0002131, JP 54072265, US 4300839;206
5.3.24;2.3.24 DE 19718292, EP 0875356, US 6048088;207
5.3.25;2.3.25 DE 04239220;207
5.3.26;2.3.26 DE 01529919, US 3288077;208
5.3.27;2.3.27 EP 0330308, US 5048971;209
5.3.28;2.3.28 DE 10114727, US 6974243, WO 2002076707;210
5.3.29;2.3.29 US 6783270, WO 2002009919;211
5.3.30;2.3.30 WO 2013128463, EP 2747980, US 20140036614;212
5.3.31;2.3.31 JP 2008183721, DE 102007055764, US 2008181051;213
5.3.32;2.3.32 DE 4329612, EP 641640, US 5573332;214
5.3.33;2.3.33 DE 19860256, EP 1013402, US 6179460;215
5.3.34;2.3.34 DE 04134026, EP 0537450, US 5318358;215
5.3.35;2.3.35 DE 19706134;216
5.3.36;2.3.36 JP 2013028055;217
5.3.37;2.3.37 WO 1998013189 , US 6022133, EP 934151;217
5.3.38;2.3.38 WO 1999025537, EP 1032492;218
5.3.39;2.3.39 US 6116770, EP 1035960, WO 2000020189;218
5.3.40;2.3.40 DE 29901899 U1;219
5.3.41;2.3.41 US 6170975, WO 2000047393;219
5.3.42;2.3.42 DE 10150006 , EP 1434679, US 7080935;220
5.3.43;2.3.43 DE 4202821, US 5267788, WO 1993014921;220
5.3.44;2.3.44 DE 03014643, EP 0037984, US 4352568;221
5.3.45;2.3.45 DE 02611908, US 4162854;222
5.3.46;2.3.46 WO 1995033608, US 5487602, EP 764074;223
5.3.47;2.3.47 DE 102004010553;224
5.3.48;2.3.48 DE 04115591, EP 0513431;225
5.3.49;2.3.49 WO 2011073181, EP 2512776, US 20120245909;226
6;3 Stoffeigenschaften von Polymeren;228
6.1;3.1 Rheologische Eigenschaften von Polymerschmelzen;228
6.1.1;3.1.1 Einführung und Motivation;228
6.1.2;3.1.2 Einteilung des rheologischen Verhaltens von Festkörpern und Fluiden;229
6.1.3;3.1.3 Vergleich zwischen rein viskosem und viskoelastischem Fluid;235
6.1.3.1;3.1.3.1 Viskoses Fluid;235
6.1.3.2;3.1.3.2 Viskoelastisches Fluid;236
6.1.4;3.1.4 Temperaturabhängigkeit der Scherviskosität;240
6.1.4.1;3.1.4.1 Temperaturabhängigkeit für teilkristalline Polymere;241
6.1.4.2;3.1.4.2 Temperaturabhängigkeit für amorphe Polymere;242
6.1.5;3.1.5 Einfluss molekularer Parameter auf rheologische Eigenschaften von Polymerschmelzen;244
6.1.6;3.1.6 Scherströmungen: Schleppströmungen und druckgetriebene Strömungen;246
6.1.6.1;3.1.6.1 Fließprofile der druckgetriebenen Rohrströmung;247
6.1.6.2;3.1.6.2 Fließprofile der einfachen Schleppströmung;248
6.1.7;3.1.7 Dehnströmungen;249
6.2;3.2 Materialverhalten von Mischungen – Berücksichtigung von Polymer-Polymer und Feststoff-Polymer Systemen;252
6.2.1;3.2.1 Materialeigenschaften von Zweistoffsystemen;254
6.2.1.1;3.2.1.1 Einführung Mischsysteme;254
6.2.1.2;3.2.1.2 Thermodynamische Materialdaten von Zweistoffgemischen;254
6.2.1.3;3.2.1.3 Viskositäten von Zweistoffgemischen;256
6.2.1.4;3.2.1.4 Mischbare Polymerblends;258
6.2.1.5;3.2.1.5 Unmischbare (unverträgliche) Polymerblends;258
6.2.2;3.2.2 Prozessverhalten beim Plastifizieren von Zweistoffsystemen;261
6.2.3;3.2.3 Abschlussbemerkungen zum Einsatz in der Praxis;267
6.2.4;3.2.4 Zusammenfassung;268
6.3;3.3 Diffusiver Stofftransport in Polymeren;270
6.3.1;3.3.1 Stofftransportmechanismen;270
6.3.1.1;3.3.1.1 Konzentrationsverlauf in der Nähe der Phasengrenzfläche;271
6.3.2;3.3.2 Einflussgrößen des Stoffsystems;292
6.4;3.4 Minimierung der Produktschädigung bei der Verarbeitung von Polymeren;297
6.4.1;3.4.1 Einleitung;297
6.4.2;3.4.2 Übersicht chemischer Reaktionen;298
6.4.2.1;3.4.2.1 Schädigung durch thermischen Abbau;299
6.4.2.2;3.4.2.2 Schädigung durch oxidativen Abbau;301
6.4.2.3;3.4.2.3 Schädigung über chemischen Abbau durch Restfeuchte;304
6.4.2.4;3.4.2.4 Schädigung durch mechanischen Abbau;304
6.4.2.5;3.4.2.5 Einfluss von Metallen;305
6.4.3;3.4.3 Zusammenhang zwischen Produktschädigung und Eigenschaften;305
6.4.4;3.4.4 Reduktion von Polymerschädigung bei der Verarbeitung;308
6.4.4.1;3.4.4.1 Maschinelle und prozesstechnische Maßnahmen;308
6.4.4.2;3.4.4.2 Änderung der Schmelzeviskosität durch Molekulargewicht und Fließmodifikatoren;309
6.4.4.3;3.4.4.3 Minimierung von Reaktionspartnern;310
6.4.4.4;3.4.4.4 Additive zur Reduktion von Polymerschädigung;310
6.4.5;3.4.5 Zusammenfassung;312
6.5;3.5 Berechnungsgrundlagen für die Strömung in keilförmigen Scherspalten und Fließeigenschaften von gefüllten Polymerschmelzen;314
6.5.1;3.5.1 Berücksichtigung des strukturviskosen Fließverhaltens der Kunststoffschmelzen in der Keilspaltströmung und Kennzahlen zur Beurteilung der Dispergierung;314
6.5.1.1;3.5.1.1 Einleitung – Deformation von Kunststoffschmelzen, Scherung und Verstreckung in der Keilspaltströmung;314
6.5.1.2;3.5.1.2 Grundlagen der Berechnung der Keilspaltströmung für hochviskose Medien;318
6.5.1.3;3.5.1.3 Kunststoffschmelzen mit unterschiedlichem strukturviskosem Fließverhalten;321
6.5.1.4;3.5.1.4 Simulationsergebnisse;323
6.5.2;3.5.2 Modellierung des Fließverhaltens hochgefüllter Kunststoffe;334
7;4 Förderverhalten, Druck- und Leistungsverhalten;342
7.1;4.1 Einführung des Förder- und Druckverhaltens hochviskoser Flüssigkeiten in Extrudern;342
7.1.1;4.1.1 Durchsatz- und Druckverhalten, dimensionslose Kennzahlen;342
7.1.1.1;4.1.1.1 Schergeschwindigkeit und Viskosität;342
7.1.1.2;4.1.1.2 Einfache qualitative Betrachtungen an einfacher ebener Strömung;344
7.1.1.3;4.1.1.3 Extruderkennzahlen und Druckgrundgleichung für Extruder;352
7.2;4.2 Einführung des Leistungsverhaltens hochviskoser Flüssigkeiten in Extrudern;372
7.2.1;4.2.1 Durchsatz-Leistungs-Verhalten der ebenen Strömung zwischen zwei Platten;372
7.2.2;4.2.2 Leistungskennzahl für einen Ringspalt;373
7.2.3;4.2.3 Grundgleichung der Leistungscharakteristik von Extrudern;375
7.3;4.3 Dissipation, Pumpwirkunsgrad Temperaturerhöhung und Wärmeübergang;378
7.3.1;4.3.1 Dissipation;378
7.3.2;4.3.2 Pumpwirkungsgrad;379
7.3.3;4.3.3 Temperaturerhöhung;382
7.3.4;4.3.4 Wärmeübergang;390
7.4;4.4 Ausblick zu den Abschnitten 4.1, 4.2 und 4.3;392
7.5;4.5 Förderverhalten, Druckverhalten und Leistungseintrag in der Schmelze;394
7.5.1;4.5.1 Dimensionslose Kennzahlen;394
7.5.2;4.5.2 Teilgefüllte und gefüllte Schneckenabschnitte;402
7.5.3;4.5.3 Förderparameter für Schneckenelemente und übliche Förderkennzahlen;406
7.5.4;4.5.4 Förderverhalten bei Strukturviskosität;409
7.6;4.6 Aufgaben zum Leistungseintrag und Rückstaulänge;416
7.6.1;4.6.1 Aufgabe: Einfluss der Gangsteigung;416
7.6.2;4.6.2 Aufgabe: Teilfüllung;418
7.6.3;4.6.3 Aufgabe: Auslegung einer Druckaufbauzone mit einheitlicher Steigung sowie voll- und teilgefüllt Bereichen;419
7.6.4;4.6.4 Aufgabe: Auslegung der Druckaufbauzone mit verschiedenen Elementen mit 40 mm und 60 mm Steigung kombiniert;423
7.6.5;4.6.5 Aufgabe: Einfluss von nicht-newtonschen Effekten;424
7.7;4.7 Strömungssimulation;426
7.7.1;4.7.1 Einleitung zur Strömungssimulation;426
7.7.2;4.7.2 Gefüllte Schneckenabschnitte;430
7.7.2.1;4.7.2.1 Beispiel 1;430
7.7.2.2;4.7.2.2 Beispiel 2;448
7.7.2.3;4.7.2.3 Zusammenfassung und Ausblick;451
7.7.3;4.7.3 Teilgefüllte Schneckenabschnitte;455
8;5 Funktionszonen im Extruder;462
8.1;5.1 Feststofftransport in den und im Extruder, Einzugsgrenzen;462
8.1.1;5.1.1 Kenngrößen und Berechnungsmöglichkeiten;463
8.1.2;5.1.2 Einzugsbegrenzungen;470
8.1.2.1;5.1.2.1 Granulate;470
8.1.2.2;5.1.2.2 Pulver;470
8.1.2.3;5.1.2.3 Flakes;473
8.1.2.4;5.1.2.4 Niedrig schmelzende Komponenten;473
8.2;5.2 Aufschmelzen von Thermoplasten;474
8.2.1;5.2.1 Aufgaben der Aufschmelzzone;474
8.2.2;5.2.2 Schneckenelemente und Schneckenkonfiguration;476
8.2.3;5.2.3 Messmethoden;477
8.2.4;5.2.4 Wesentliche Schritte des Aufschmelzens;479
8.2.5;5.2.5 Rechenmodelle;481
8.3;5.3 Mischen und Dispergieren;486
8.3.1;5.3.1 Übersicht, Grundlagen und Experimente;486
8.3.1.1;5.3.1.1 Distributives Mischen – Mischen in laminarer Strömung;487
8.3.1.2;5.3.1.2 Dispersives Mischen;494
8.3.1.3;5.3.1.3 Bestimmung der Mischgüte;503
8.3.1.4;5.3.1.4 Formelzeichen zu Abschnitt 5.3.1;508
8.3.2;5.3.2 Dreidimensionale Berechnungen des Misch- und Verweilzeitverhaltens;510
8.3.2.1;5.3.2.1 Zusammenfassung;519
8.4;5.4 Entgasen von Polymerschmelzen;519
8.4.1;5.4.1 Phasengrenzflächen und Oberflächenerneuerung;520
8.4.1.1;5.4.1.1 Flüssigkeitsverteilung und Füllgrad;520
8.4.1.2;5.4.1.2 Entgasungszeiten;535
8.4.2;5.4.2 Konzentrationsänderung in der Entgasungszone;543
8.4.2.1;5.4.2.1 Kennzahlen;543
8.4.2.2;5.4.2.2 Blasenfreie Flüssigkeiten;544
8.4.2.3;5.4.2.3 Einfluss der Oberflächenvergrößerung durch Blasen;549
8.4.3;5.4.3 Auslegen von Entgasungszonen;550
8.4.4;5.4.4 Numerische Simulation der Filmentgasung;553
9;6 Scale-up und Scale-down;560
9.1;6.1 Einführung und Basis-Regeln für thermisch empfindliche Produkte;560
9.1.1;6.1.1 Unähnlichkeit;561
9.1.2;6.1.2 Vergleich von Produktionsmaschinen;561
9.1.3;6.1.3 Scale-down und Wege der Auslegung;562
9.1.3.1;6.1.3.1 Produkttemperatur;564
9.1.4;6.1.4 Zusammenfassung/Ausblick;578
9.2;6.2 Scale-up und Scale-down mit Exponentenansätzen;580
9.2.1;6.2.1 Grundlegende Problemstellung;580
9.2.2;6.2.2 Einfacher Skalierungsansatz;581
9.2.3;6.2.3 Modellbasierter Skalierungsansatz;582
9.2.3.1;6.2.3.1 Modelltheorie;583
9.2.3.2;6.2.3.2 Modellexponenten;593
9.2.3.3;6.2.3.3 Wärmeströme über den Zylinder;597
9.2.4;6.2.4 Experimentelle Ergebnisse;599
9.3;6.3 Scale-up und Scale-down mit Kennzahlen;601
9.3.1;6.3.1 Kennzahlen der ganzen Maschine;602
9.3.1.1;6.3.1.1 Dimensionsloser Durchsatz;602
9.3.1.2;6.3.1.2 Spezifischer Energieeintrag;603
9.3.2;6.3.2 Geometrische Maßstabsübertragung;604
9.3.2.1;6.3.2.1 Geometrisch ähnliche Maschinen;604
9.3.2.2;6.3.2.2 Drehzahl und Drehmoment;604
9.3.2.3;6.3.2.3 Übertragung bei unterschiedlichen Geometrien;605
9.3.2.4;6.3.2.4 Dimensionsanalyse für reales Produktverhalten;610
9.3.2.5;6.3.2.5 Einfaches Beispiel für ein volumetrisches Scale-up;612
10;7 Maschinentechnik;616
10.1;7.1 ZSK Baureihen und Anwendungen;616
10.1.1;7.1.1 Entwicklung zu hohen Drehmomenten, Volumina und Drehzahlen;616
10.1.2;7.1.2 Drehmoment- und volumenbegrenzte Durchsätze;620
10.1.3;7.1.3 Anwendungsbeispiele für die Kunststoffindustrie;622
10.1.3.1;7.1.3.1 Hohes Drehmoment zur Glasfaserverstärkung von Kunststoffen;622
10.1.3.2;7.1.3.2 Hohes Drehmoment zur Folienextrusion von ungetrocknetem PET oder PLA;625
10.1.3.3;7.1.3.3 Hohes Drehmoment bei bisher volumenbegrenzten Anwendungen;625
10.1.3.4;7.1.3.4 Verarbeitung von temperatur- und scherempfindlichen Produkten;627
10.1.4;7.1.4 Anwendungsbeispiele für die Chemieindustrie;630
10.1.4.1;7.1.4.1 Kleb- und Dichtstoffe;630
10.1.4.2;7.1.4.2 Chemische Reaktionen in Doppelschneckenextrudern;633
10.2;7.2 Gehäuseeinheiten;635
10.2.1;7.2.1 Einleitung;635
10.2.2;7.2.2 Bauarten;636
10.2.2.1;7.2.2.1 Zugankerversion für ZSK 18 - 54;636
10.2.2.2;7.2.2.2 Flanschversion für ZSK 58 - 320;637
10.2.2.3;7.2.2.3 Klammerversion für ZSK 350 - 420;637
10.2.3;7.2.3 Varianten;638
10.2.3.1;7.2.3.1 Geschlossenes Schneckengehäuse;638
10.2.3.2;7.2.3.2 Geschlossenes Schneckengehäuse mit Bohrung;639
10.2.3.3;7.2.3.3 Offenes Schneckengehäuse;639
10.2.3.4;7.2.3.4 Kombi-Schneckengehäuse;640
10.2.3.5;7.2.3.5 Sonderformen;640
10.2.4;7.2.4 Verschleiß- bzw. Korrosionsschutz;640
10.2.4.1;7.2.4.1 Massivgehäuse: Nitriert oder durchhart;641
10.2.4.2;7.2.4.2 Gehäuse mit Liner (Ovalbuchse);641
10.2.4.3;7.2.4.3 Direkt beschichtete Schneckengehäuse;642
10.2.5;7.2.5 Beheizung von Schneckengehäusen;642
10.2.5.1;7.2.5.1 Heizpatronen;642
10.2.5.2;7.2.5.2 Heizschalen, Heizplatten;643
10.2.6;7.2.6 Kühlung und Temperierung;643
10.2.6.1;7.2.6.1 Ein Kreislauf;643
10.2.6.2;7.2.6.2 Zwei Kreisläufe;644
10.3;7.3 Erhöhung der Verfügbarkeit des Doppelschneckenextruders durch gezielte Werkstoffwahl für produktberührende Bauteile;644
10.3.1;7.3.1 Einleitung;644
10.3.2;7.3.2 Verschleißphänomene an Doppelschneckenextrudern in der Praxis;645
10.3.2.1;7.3.2.1 Abrasiver Verschleiß;646
10.3.2.2;7.3.2.2 Adhäsiver Verschleiß;649
10.3.2.3;7.3.2.3 Korrosion;652
10.3.3;7.3.3 Messen und Bewertung von Verschleißkenngrößen;654
10.3.3.1;7.3.3.1 Messung der abrasiven Verschleißbeständigkeit;654
10.3.3.2;7.3.3.2 Messung des adhäsiven Verschleißes;655
10.3.3.3;7.3.3.3 Korrosionsmessung;656
10.3.4;7.3.4 Ausführungsformen und Werkstoffausführungen für Extrudergehäuse und Schneckenelemente;657
10.3.4.1;7.3.4.1 Ausführungsformen der Gehäuse;657
10.3.4.2;7.3.4.2 Ausführungsformen von Schneckenelementen;659
10.3.4.3;7.3.4.3 Werkstoffausführung von Extrudergehäuse und Liner;663
10.3.4.4;7.3.4.4 Werkstoffausführung von Schneckensatzelementen;666
10.3.5;7.3.5 Ausblick;669
10.4;7.4 Dynamische Strukturanalysen an Doppelschneckenextrudern und einwelligen Austragsextrudern;669
10.4.1;7.4.1 Aufbau des Strukturmodells;670
10.4.2;7.4.2 Schwingungsanalyse an einem ZSK;671
10.4.3;7.4.3 Optimierung einwelliger Extruder;677
10.4.4;7.4.4 Strukturschwingstechnische Auslegung;681
10.4.5;7.4.5 Zusammenfassung/Ausblick;686
10.5;7.5 Messtechnik und prozessintegrierte Qualitätssicherung;687
10.5.1;7.5.1 Messtechnische Grundlagen;688
10.5.2;7.5.2 Druck- und Temperaturmesstechnik;689
10.5.2.1;7.5.2.1 Temperatur;689
10.5.2.2;7.5.2.2 Druckmesstechnik;691
10.5.3;7.5.3 Rheologische Messtechnik;694
10.5.3.1;7.5.3.1 Laborrheometer;694
10.5.3.2;7.5.3.2 Prozessrheometer;696
10.5.4;7.5.4 Farbmessung;697
10.5.5;7.5.5 Sondersysteme;697
10.5.5.1;7.5.5.1 Ultraschallmesstechnik;698
10.5.5.2;7.5.5.2 Modellprädiktive Regelung und virtuelle Sensoren;698
11;8 Anwendungen der gleichläufigen Doppelwellenschnecke;700
11.1;8.1 Compoundieren in der Praxis;700
11.1.1;8.1.1 Durchsatzbegrenzung;700
11.1.1.1;8.1.1.1 Drehmomentbegrenzung;701
11.1.1.2;8.1.1.2 Volumenbegrenzung;701
11.1.1.3;8.1.1.3 Weitere Begrenzungen;701
11.1.1.4;8.1.1.4 Begrenzung durch Peripherie;702
11.1.2;8.1.2 Vormischung;703
11.1.3;8.1.3 Schmelzeentgasung;704
11.1.3.1;8.1.3.1 Einflussfaktoren;704
11.1.3.2;8.1.3.2 Technische Ausführung;705
11.1.4;8.1.4 Strangspritzkopf;707
11.1.5;8.1.5 Prozesskontrolle;708
11.1.5.1;8.1.5.1 Prozessüberwachung;709
11.1.5.2;8.1.5.2 Beispiel: Vorsicht, Falle!;709
11.1.6;8.1.6 Extruderschnecken;710
11.1.6.1;8.1.6.1 Schneckenauslegung;710
11.1.6.2;8.1.6.2 Verschleiß;711
11.1.7;8.1.7 Scale-up;711
11.1.7.1;8.1.7.1 Der Idealfall;711
11.1.7.2;8.1.7.2 Die Realität;712
11.1.7.3;8.1.7.3 Besonderheiten bei Neuentwicklungen;713
11.1.7.4;8.1.7.4 Fazit;713
11.1.8;8.1.8 Simulation;714
11.2;8.2 Farbmasterbatche;714
11.2.1;8.2.1 Grundsätzliche Verfahrensidee;715
11.2.2;8.2.2 Materialien;717
11.2.2.1;8.2.2.1 Pigmente;718
11.2.2.2;8.2.2.2 Auswahl des Polymers;726
11.2.2.3;8.2.2.3 Additive und Dispergierhilfsmittel;726
11.2.3;8.2.3 Mischen;727
11.2.3.1;8.2.3.1 Schwerkraftmischer;728
11.2.3.2;8.2.3.2 Langsam laufender stationärer oder mobiler (Container) Mischer;728
11.2.3.3;8.2.3.3 Schnell laufender stationärer oder mobiler (Container) Mischer;728
11.2.3.4;8.2.3.4 Anwendungsbeispiel: Herstellen von Mischungen für Masterbatch im Heißverfahren für Spinnfaser und Folienqualität;729
11.2.4;8.2.4 Dosieren;730
11.2.5;8.2.5 Extruder;730
11.2.5.1;8.2.5.1 Premix;731
11.2.5.2;8.2.5.2 Split-feed;732
11.2.5.3;8.2.5.3 Nachfolgeaggregate;733
11.2.5.4;8.2.5.4 Verfahrensparameter;734
11.2.6;8.2.6 Qualitätsbestimmung;735
11.2.6.1;8.2.6.1 Farbmessung;735
11.2.6.2;8.2.6.2 Filterdrucktest;737
11.2.6.3;8.2.6.3 Agglomerate und Gelpartikel;738
11.3;8.3 Herstellung von TPV durch dynamische Vulkanisation;738
11.3.1;8.3.1 Klassifizierung von TPE;739
11.3.2;8.3.2 Herstellung von TPV auf Basis EPDM/PP;739
11.3.2.1;8.3.2.1 Basisrohstoffe für TPV (EPDM/PP);739
11.3.2.2;8.3.2.2 Vernetzer;741
11.3.2.3;8.3.2.3 Herstellprozess für TPV (EPDM/PP);741
11.3.2.4;8.3.2.4 Herausforderung Verweilzeit;743
11.3.2.5;8.3.2.5 Eigenschaften von TPV (EPDM/PP);745
11.3.3;8.3.3 TPV auf Basis nachwachsender Rohstoffe („Bio-TPV“);746
11.3.3.1;8.3.3.1 Basisrohstoffe für Bio-TPV;746
11.3.3.2;8.3.3.2 Herstellprozess für Bio-TPV;746
11.3.3.3;8.3.3.3 Eigenschaften von Bio-TPV;748
11.4;8.4 Entgasen von Polymerschmelzen;750
11.4.1;8.4.1 Aufgaben der Entgasung;751
11.4.2;8.4.2 Auslegung von Entgasungsextrudern;753
11.4.2.1;8.4.2.1 Materialzuführung und Flashentgasung;754
11.4.2.2;8.4.2.2 Gestufte Vakua;757
11.4.2.3;8.4.2.3 Füllgrad;758
11.4.2.4;8.4.2.4 Restentgasung und Schleppmitteleinsatz;759
11.4.2.5;8.4.2.5 Auslegung von Extruder und Entgasungszonen;764
11.4.3;8.4.3 Scale-up von Entgasungsextrudern;769
11.4.4;8.4.4 Verfahrensbeispiele;771
11.4.4.1;8.4.4.1 Entgasen von Lösungsmitteln aus LLDPE-Schmelzelösungen;771
11.4.4.2;8.4.4.2 Entgasen von Lösungsmitteln aus synthetischem Kautschuk (Styrol-Butadien-Verbindungen);772
11.4.4.3;8.4.4.3 Entgasen von Vinylacetat aus LDPE/EVA-Copolymer;772
11.4.4.4;8.4.4.4 Entgasen von POM;773
11.4.4.5;8.4.4.5 Entgasen von PC;774
11.4.4.6;8.4.4.6 Entgasen von PMMA;774
11.4.4.7;8.4.4.7 Entgasen von PES und PSU;775
11.4.4.8;8.4.4.8 Entgasen von ABS;777
11.4.4.9;8.4.4.9 Entgasen von ungetrocknetem PET;777
11.4.5;8.4.5 Zusammenfassung;779
11.5;8.5 Reaktive Extrusion;780
11.5.1;8.5.1 Einführung;780
11.5.2;8.5.2 Parametereinflüsse anhand ausgewählter Anwendungsbeispiele;782
11.5.2.1;8.5.2.1 Aktivierte anionische Polymerisation von Lactamen;784
11.5.2.2;8.5.2.2 Polymerisation von Acrylaten;785
11.5.2.3;8.5.2.3 Ringöffnungspolymerisation von ?-Caprolacton;787
11.5.3;8.5.3 Wirtschaftlich relevantes Beispiel: Thermoplastische Polyurethane;788
11.5.4;8.5.4 Modellierung;790
11.5.5;8.5.5 Scale-up;792
11.6;8.6 Lebensmittelextrusion;795
11.6.1;8.6.1 Extrusion von Frühstückszerealien;798
11.6.1.1;8.6.2.1 Rohwaren und Mischerei;800
11.6.1.2;8.6.2.2 Vorkonditionierung und Extrusion;804
11.6.1.3;8.6.2.3 Kurzzeittemperierung und Flockierung;810
11.6.1.4;8.6.2.4 Röstung, Besprühung und Trocknung;812
11.6.2;8.6.2 Produkte;814
11.6.3;8.6.3 Lebensmittelsicherheit in der Lebensmittelextrusion;816
11.6.4;8.6.4 Zusammenfassung;820
11.6.5;8.6.5 Abkürzungsverzeichnis;820
11.7;8.7 Extrusion von pharmazeutischen Massen;822
11.7.1;8.7.1 Einleitung;822
11.7.2;8.7.2 Grundlagen der Schmelzextrusion;823
11.7.3;8.7.3 Maschinendesign;823
11.7.4;8.7.4 Anlagenlayout;825
11.7.5;8.7.5 Containment-Anforderungen;830
11.7.6;8.7.6 Zusammenfassung und Ausblick;831
12;Index;832
