Entwicklung eines reaktiven Extrusionsprozesses zur ...
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36 4 Reaktive Extrusion <strong>zur</strong> kontinuierlichen Herstellung von Polymeren<br />
unterstützt (s. Kap. 4.3.1 und Kap. 4.4), um insbesondere die Schmelzverweilzeiten für<br />
unterschiedliche Schneckenkonfigurationen annähernd vorhersagen zu können.<br />
4.3.1 Berechnungen des <strong>Extrusionsprozesses</strong> mittels MOREX<br />
Zur Berechnung und Auslegung der in dieser Dissertation entwickelten PEA-Synthese in<br />
einem gleichlaufenden, dichtkämmenden Doppelschneckenextruder wird MOREX, ein<br />
auf physikalischen Grundlagen basierendes Programm, <strong>zur</strong> Modellierung der <strong>reaktiven</strong><br />
Extrusion (MOREX) verwendet. MOREX wurde am Institut für Kunststoffverarbeitung<br />
(IKV) an der RWTH Aachen University entwickelt und wird von der Firma aiXtrusion<br />
GmbH, Aachen, kommerziell vertrieben. Es unterstützt den Nutzer bei der Auslegung der<br />
modular aufgebauten Schnecken <strong>eines</strong> gleichlaufenden, dichtkämmenden Doppelschne-<br />
ckenextruders und ermöglicht u. a. die Bestimmung der Verweilzeit des Polymers entlang<br />
der gesamten Schneckenlänge. Grundlage des dem Programm zugrunde liegenden Modells<br />
ist die Geometrie <strong>eines</strong> gleichlaufenden, dichtkämmenden Doppelschneckenextruders,<br />
welche mathematisch exakt beschreibbar ist. Für die Berechnungen nutzt MOREX die<br />
abschnittsweise Bilanzierung, d. h. über jedes einzelne Längeninkrement, und „führt dann<br />
<strong>zur</strong> Ausgabe der wichtigsten Zustandsgrößen im Verlauf der Schneckenachse“ [Aix04].<br />
Dabei werden im Modell „alle Betrachtungen, die sich auf die Element- und Zylin-<br />
dergeometrie beziehen, im Stirnschnitt durchgeführt und Längen und Flächen explizit<br />
berechnet“ [Aix04].<br />
Erforderlich für die Berechnungen mit MOREX ist die Eingabe von Prozessparametern<br />
wie Massedurchsatz, Masseeintrittstemperatur und Drehzahl. Aus einer in MOREX<br />
implementierten Datenbank werden Angaben zu physikalischen Stoffdaten, reaktionskine-<br />
tische Daten, Viskositätsdaten und Maschinendatensätze, insbesondere <strong>zur</strong> Beschreibung<br />
der Schneckengeometrie, gewählt. Die benötigten Parameter wie Carreau-Parameter,<br />
Viskositätsdaten oder thermische Eigenschaften des Materials müssen mit analytischen<br />
Untersuchungsmethoden erfasst werden. Abbildung 4.10 fasst die Vorgehensweise <strong>zur</strong><br />
rechnergestützten Auslegung mit MOREX nochmals zusammen.
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