Entwicklung eines reaktiven Extrusionsprozesses zur ...

110 5 Entwicklung eines Extrusionsprozesses zur Synthese von Polyesteramiden
In Abbildung 5.37 ist der mit dieser Schneckenkonfiguration erzielte Verweilzeitverlauf
dargestellt.
Das Programm MOREX bietet die Möglichkeit, den Füllgrad automatisch zu ermitteln
bzw. manuell vorzugeben. Es kann jedoch ausschließlich nur zwischen voll- oder nicht
gefüllt unterschieden werden. In den bisherigen Rechnungen wurde eine manuelle Vorgabe
vorgenommen. Dabei wurde die Annahme getätigt, Förderelemente als nicht vollgefüllt
und die Knetbereiche als vollgefüllt zu betrachten. Tabelle A.10 im Anhang gibt für
die in diesem Kapitel beschriebene Schneckengeometrie vergleichend die Werte für die
automatische und manuelle Füllgradbestimmung wieder. Während bei der manuellen
Füllgradbestimmung eine deutliche Steigerung der Verweilzeit in den beiden Knetzonen
zu beobachten ist, steigt sie für die Rechnungen mit automatischer Füllgradbestimmung
nach der ersten Knetzone linear an. Bei manueller Vorgabe liegt die Verweilzeit bei
360 sec, während sie bei automatischer Füllgradbestimmung 530 sec beträgt. Die Be-
rechnung und graphische Darstellung des Druckverlaufs über die Schneckenlänge konnte
aufgrund der niedrigen Massedurchsätze und Drehzahlen nicht erfolgen. Welche Rechnun-
gen hinsichtlich der Verweilzeit realitätsnäher sind, gilt es in der Praxis zu überprüfen.
Die Verweilzeit ist jedoch entscheidend für die Qualität des Extrudats: Die Induktionszeit
für einen Viskositätsanstieg nach Erreichen der Prozesstemperatur beträgt zwei bis drei
Minuten (s. Abb. 5.23), so dass ausreichend lange Verweilzeiten für das Erreichen hoher
Molekulargewichte und Reaktionsumsätze unabdingbar sind. Gleichzeitig führt eine zu
lange thermische Beanspruchung des Materials zu Degradationsmechanismen.
Prinzipiell ist anzunehmen, dass die Synthese des PEAs mit der in diesem Kapitel
vorgestellten Schneckengeometrie auf einem Doppelschneckenextruder größeren Schne-
ckendurchmessers möglich ist. Lange Verweilzeiten, unter Ausschluss zu hoher Friktion
und Scherung des Materials, lassen sich jedoch nur durch die Wahl niedriger Durchsätze
und Drehzahlen realisieren. Weiterhin kann durch die Wahl des Werkzeugtyps entschei-
dend Einfluss auf die Verweilzeit wie auch den Druck genommen werden, so dass ggf.
auch ein Prozess mit höheren Durchsätzen möglich ist.
Aufbauend auf den bisherigen Resultaten bietet dieses Kapitel die Grundlage für eine
mögliche Umsetzung und das Scale-up des Prozesses auf einen größeren Doppelschne-
ckenextruder. Um jedoch die vorgestellte Schneckenkonfiguration besser beurteilen zu
können, muss diese in weiterführenden praktischen Arbeiten verifiziert werden. Neben
einer Zudosierung beispielsweise des Initiator-Aktivator-Systems bei der ersten Knetzone,