Entwicklung eines reaktiven Extrusionsprozesses zur ...

5 Entwicklung eines Extrusionsprozesses zur Synthese von Polyesteramiden 109
vom Laborextruder mit 16 mm Schneckendurchmesser auf einen gleichsinnig drehenden,
dichtkämmenden Doppelschneckenextruder mit 25 mm Schneckendurchmesser eingegan-
gen. Als Grundlage zur Auslegung der Schnecke in MOREX dient die Maschinenbibliothek
für einen Doppelschneckenextruder des Typs Berstorff ZE25 mit L/D=54, wie er am
Deutsches Institut für Kautschuktechnologie e.V. (DIK) in Hannover steht.
Um lange Verweilzeiten zu erreichen, war es unumgänglich in den Rechnungen sowohl
einen niedrigen Massedurchsatz von 2,5 kg/h als auch eine niedrige Drehzahl von 50 min −1
zu wählen. Werkzeugdruck und Schmelzetemperatur wurden, vergleichbar mit den er-
folgten Berechnungen zur Schneckenauslegung des Laborextruders, nicht berücksichtigt.
Die Eingangsdaten für die Berechnungen mit MOREX zum Scale-up des Prozesses auf
einen Doppelschneckenextruder des Typs Berstorff ZE25 lauten:
- Massedurchsatz: 2,5 g/min
- Drehzahl: 50 min −1
- Durchmesser Schnecke: 25 mm
- Länge Schnecke: 1350 mm
- Werkzeugdruck und Schmelzetemperatur werden nicht berücksichtigt
Auf den Einsatz von zusätzlichen Rückförderelementen am Schneckenende wurde verzich-
tet, um zusätzliche Scherung des Extrudats und damit einhergehend eine Verringerung
des Molekulargewichts zu vermeiden. Die für die Berechnung genutzte Schneckengeo-
metrie ist dem Anhang Tabelle A.9 zu entnehmen. Eine lange Einzugszone, bestehend
ausschließlich aus Förderelementen, unterstützt das homogene Aufschmelzen der Edukte.
Außerdem bietet die Maschine die Möglichkeit, nach einer Schneckenlänge von 14,5 D
(362,5 mm) eine weitere Zudosierung von Chemikalien vorzunehmen. In Anlehnung an
die im vorherigen Kapitel diskutierte Schneckenkonfiguration wurde daher an dieser
Stelle eine erste Mischzone eingebaut. Sie ist sowohl aus Knetelementen als auch aus zwei
Rückförderelementen aufgebaut und ermöglicht daher eine homogene Durchmischung
der Chemikalien insbesondere auch dann, wenn eine weitere Zudosierung beispielswei-
se des Iniatiator-Aktivator-Systems erfolgt. Im Anschluss folgt die Reaktionszone, die
ausschließlich aus Förderelementen aufgebaut ist, um möglichst wenig Scherung und
damit einhergehend Friktion in das Extrudat einzubringen. Die Homogenisierung des
synthetisierten Polymers erfolgt durch eine zweite weitere Mischzone. Förderelemente
sorgen abschließend für den Austrag des Extrudats.