Entwicklung eines reaktiven Extrusionsprozesses zur ...

24 4 Reaktive Extrusion zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren
Doppelschneckenextruder stellen für die Aufbereitung wichtige Maschinen dar, die durch
ihre Gestaltung der Schneckengeometrie einen flexiblen Einsatz für unterschiedliche
Anwendungsgebiete ermöglichen. [Mic06, Gre96, HKP86]
Unter der Extrusion wird die kontinuierliche Herstellung eines Halbzeuges, eines Rohres
oder einer Folie verstanden [Mic06, HKP89]. Zum Einsatz kommt dabei eine Extrusions-
anlage, die aus den Komponenten des Extruders, dem Herzstück einer jeden Extrusions-
anlage, dem Werkzeug, der Kalibrierung und Kühlstrecke sowie dem Abzug und einer
Säge zur Konfektionierung aufgebaut sind [Mic06, Gre96]. Die Aufgabe des Extruders
besteht darin eine homogene Schmelze für das nachfolgende Werkzeug kontinuierlich
zu fördern. Für unterschiedliche Einsatzgebiete können verschiedene Extruderbauarten
genutzt werden: Einschneckenmaschinen (Schmelze- und Plastifizierextruder), Doppel-
schneckenmaschinen (Gleich- und Gegenläufer mit zylindrischer oder konischer Schnecken-
geometrie) sowie Sonderbauarten, wo jedoch auf entsprechende Fachliteratur verwiesen
wird. [Mic06, Koh07, Gre96, WF86, CS09, Bar87, Pot81, HKP89] In der Aufbereitung
werden häufig gleichlaufende Doppelschneckenextruder verwendet. An dieser Stelle sei
auf Kapitel 4.2 verwiesen in dem die Funktionsweise und der Aufbau sowie stattfindende
Teilprozesse vertiefend erläutert werden. In dieser Arbeit wurde ein gleichsinnig drehen-
der, dichtkämmender Doppelschneckenextruder (in dieser Arbeit auch als Laborextruder
bezeichnet) mit einem Schneckendurchmesser von 16 mm verwendet. Weiterhin kam ein
corotierender Doppelschneckencompounder mit konischen Schnecken (in dieser Arbeit
auch als Microcompounder bezeichnet) zum Einsatz, der jedoch nur zur batchweisen
Herstellung kleiner Mengen verwendet werden kann. Er zählt daher nicht im klassischen
Sinne zu den Extrudern bzw. Schneckenmaschinen. An dieser Stelle sei auf Kapitel 4.2
und 5.1 verwiesen in denen die Funktionsweise, der Aufbau, stattfindende Teilprozesse
sowie die genutzten Maschinen vertiefend erläutert werden. Der gegenläufige Doppel-
schneckenextruder findet vor allem in der Profil- und Rohrextrusion bei der Verarbeitung
von Polyvinylchlorid (PVC) Einsatz. Durch einen anderen Fördermechanismus bilden
sich abgeschlossene Kammern um jedes Schneckensegment, was eine besser steuerbare
Erwärmung sensibler Materialien ermöglicht. [Mic06, Koh07, Gre96, WF86, Pot81]
Die reaktive Extrusion stellt ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung bzw. Modifizie-
rung von Polymeren, d. h. der chemischen Stoffumwandlung, in Schneckenreaktoren dar.
Dabei werden dem Extruder kontinuierlich Edukte/Monomere zugeführt, die während der
Verweilzeit im Schneckenreaktor zu Polymeren verarbeitet werden. [Gre94, Gre96, Xan92]
Dieses Extrusionsverfahren ermöglicht eine lösungsmittelfreie Polymersynthese, bei gleich-