Entwicklung eines reaktiven Extrusionsprozesses zur ...

5 Entwicklung eines Extrusionsprozesses zur Synthese von Polyesteramiden 91
[Bar87]. Aufgrund der vergleichsweise kurzen Schneckenlänge und der langen Reakti-
onszeit von etwa zehn Minuten muss die Temperatur der auf die Mischzone folgenden
Reaktions- und Polymerisationszone in kurzer Zeit stark angehoben werden. Aufgrund
von Wärmeleitungsvorgängen erfolgt die Initiierung der Reaktion daher bereits in der
Mischzone.
Die Polymerisations- und Reaktionszone stellt den wichtigsten Bereich für diesen Prozess
dar. Alle anderen Zonen der Schnecke müssen so ausgelegt sein, dass das Material eine
möglichst lange Verweilzeit in der Polymerisationszone verbringt. Um Schereinwirkungen,
und damit einhergehend eine Verringerung des Molekulargewichts zu vermeiden, wird
diese Zone ausschließlich aus Förderelementen aufgebaut. Weiterhin kann nur durch
eine Mindesttemperatur von 180 °C ein schneller und vollständiger Ablauf der Reaktion
gewährleistet werden.
Da in dieser Arbeit die Synthese des PEAs im Vordergrund steht, kommt, im Gegensatz
zu den meisten Extrusionsprozessen, der Formgebung des Extrudats weniger Bedeutung
zu.
5.4.3 Arbeiten zur Auslegung der neuen Schneckenkonfiguration
In Anlehnung an die Arbeiten von Bartilla [Bar87] und Rothe [REM09, Rot10] zur reakti-
ven Extrusion von ε-Caprolactam, den Arbeiten von Kim und White [KW03, KW05] zur
reaktiven Extrusion von unterschiedlichen Lactamen und Lactonen sowie den in dieser
Arbeit erarbeiteten Möglichkeiten der Prozessführung, wurden drei unterschiedliche
Schneckenkonfigurationen als geeignet erachtet. Diese werden im Folgenden vorgestellt so-
wie Vor- und Nachteile diskutiert. Die drei Konfigurationen sind dabei vom Grundaufbau
wie folgt ausgelegt: Der Einzugszone folgt eine aus Knetelementen aufgebaute Mischzone.
Nach der sich anschließenden Polymerisationszone folgt, in zwei der drei Konfigurationen,
eine abschließende Mischzone. Bei den Schneckenkonfigurationen handelt es sich um
drei sich vor allem in der Länge und Position der Zonen voneinander unterscheidenden
Konfigurationen; sie sind im Folgenden als Konfigurationen A, B und C bezeichnet.
Bei zwei weiteren Konfigurationen wurde der Einfluss einzelner Elemente betrachtet.
Diese werden im Anschluss an die Grundauslegung vorgestellt. Mit dem Simulationspro-
gramm MOREX werden die Einflüsse insbesondere auf die Schmelzeverweilzeit berechnet
und betrachtet. Die Schneckenelementanordnungen werden dabei jeweils in Förderrich-