Experimentelle und simulative Analyse der Mischwirkung in Einschneckenextrudern

Von:

Michael Schadomsky

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Eine Vielzahl von Kunststoffen wird zur Produktion von Halbzeugen und Fertig-produkten auf Einschneckenextrudern aufbereitet bzw. verarbeitet. Vorausset-zung für qualitativ hochwertige Kunststoffextrudate ist dabei die Bereitstellung einer stofflich und thermisch homogenen Schmelze an der Schneckenspitze des Extruders bzw. vor dem formgebenden Werkzeug. Aus diesem Grund be-inhaltet diese Dissertation neben der Zusammenstellung grundlegender Bewer-tungskriterien der Mischgüte die Analyse und Entwicklung von experimentellen und simulativen Methoden zur Beurteilung von Misch- und Scherelementen im Einschneckenextruder. Neben der distributiven und dispersiven Mischwirkung gehören u.a. der Energieeintrag und der Druckverlust bzw. der erzielbare Durchsatz zu den Bewertungskriterien des Mischprozesses. Die simulativen Untersuchungen basieren auf numerischen Strömungsberechnungen und der Verwendung des Particle Tracking bzw. von Bahnlinien im Post-Processing des zuvor berechneten Strömungsgebietes. Eine besondere Herausforderung stellt dabei das instationäre Rechengebiet eines Stiftextruders dar. Im Fokus der ex-perimentellen Untersuchungen stehen zum einen der kaltgefütterte Kautschuk-stiftextruder und zum anderen ein im Betrieb verstellbares Mischelement für die Thermoplastextrusion. Die gezielte Auslegung der Mischwirkung ist zudem für die Entwicklung eines High-Speed-Extruders für die Verarbeitung von Polypro-pylen (PP) für die Folien- und Plattenextrusion in dieser Arbeit von wesentlicher Bedeutung.