Entwicklung eines reaktiven Extrusionsprozesses zur ...

5 Entwicklung eines Extrusionsprozesses zur Synthese von Polyesteramiden 89
Material- und Zeitkosten bei einer Schneckenauslegung nicht zu unterschätzen. Um
daher bereits im Vorfeld praktischer Versuche unterschiedliche Schneckenkonfigurationen
hinsichtlich ihrer Eignung für die in dieser Arbeit entwickelte PEA-Synthese zu prüfen,
wurden unterstützend Simulationsarbeiten durchgeführt. Als Simulationsprogramm kam
dabei das Programm MOREX zum Einsatz, dessen Funktionsweise und Grundlagen
in Kapitel 4.3.1 dargelegt sind. Aufbauend auf den Ergebnissen aus Kapitel 5.3.1 und
5.3.2 erfolgt daher in diesem Kapitel die Auslegung des Schneckenreaktors für einen
optimierten Prozess zur kontinuierlichen Synthese von PEA auf einem Laborextruder.
Zunächst wird auf die praktischen Voraussetzungen und Einschränkungen eingegangen
und dargelegt welche Funktionen der Reaktor zu welchem Zeitpunkt der Reaktion über-
nehmen muss. Anschließend folgen die Auslegung neuer Schneckenkonfigurationen sowie
die Berechnung der Polymerschmelzeverweilzeit.
5.4.1 Praktische Voraussetzungen und Einschränkungen für die Auslegung des
Schneckenreaktors
Der für diese Arbeiten genutzte Laborextruder ist unter Kapitel 5.1.1.2 beschrieben
und erklärt. Für die Auslegung und Optimierung des Prozesses lagen die folgenden
maschinentechnischen Einschränkungen vor:
- Dem Extruder konnten lediglich über den Einzug (s. Abb. 5.3) Chemikalien zuge-
führt werden. Eine Materialzuführung an anderer Stelle war nicht möglich.
- Aufgrund der bereits in Kapitel 5.1.1.2 diskutierten Einschränkungen hinsichtlich
der Dosierung konnte kein bestimmter Massestrom definiert werden, so dass dieser
Schwankungen unterlag.
- Der Zylinder war aus sechs elektrisch beheizten Heizzonen mit Thermoelementen
(Th1-Th6) und einer gekühlten Einzugszone aufgebaut. Aufgrund von Wärme-
leitungsvorgängen im Zylinder konnte zwischen der Einzugszone und der ersten
Heizzone ein tatsächlicher Temperaturunterschied von lediglich etwa 90 °C realisiert
werden.
- Ein Entgasungsaggregat war nicht vorhanden, so dass die Möglichkeit der Restmonomer-
Extraktion gegen Ende des Prozesses bzw. am Schneckenende nicht gegeben war.
- Die Extruderöffnung sowie der gesamte Schneckenverlauf wurden mit Stickstoff
geflutet, um reaktionshemmende Verunreinigungen fernzuhalten. Neben- oder Ab-
bruchreaktionen ließen sich jedoch trotzdem nicht vollständig ausschließen.