Entwicklung eines reaktiven Extrusionsprozesses zur ...

40 4 Reaktive Extrusion zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren
vollständige Ähnlichkeit zwischen theoretischer Anlage und realer Ausführung möglich
ist bzw. welche Aussagen zu erreichen sind und wie sie bewertet werden müssen [Zlo06].
Diese Fragen betreffen die theoretischen Beschreibungen und Gesetze und beruhen auf
der Dimensionsanalyse. An dieser Stelle sei auf entsprechende Fachliteratur verwiesen,
die sich mit der Vorgehensweise bei der Dimensionsanalyse und der Herleitung von
Gesetzmäßigkeiten beschäftigt [Zlo06, OHO06].
4.4.3 Dimensionierungsaufgaben in der Extrudertechnik
Bereits in den 1960er Jahren sind durch Pawlowski [Paw71, URL11c] und Schenkel
[Sch63] wesentliche Anstrengungen unternommen worden, um Ähnlichkeitsgesetze, die
auf geometrischen Kenngrößen basieren, für Einschneckenextruder (damals auch als
Einschneckenpresse bezeichnet) aufzustellen und diese als wirksames Instrument bei
Dimensionierungsaufgaben einzusetzen. In den 1980er Jahren wurden die Gesetze u. a.
durch Potente [Pot81] sowie Menges und Feistkorn [MF84] am Institut für Kunststoff-
verarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen University angewendet und für Doppelschne-
ckenextruder weiterentwickelt. Grundlage der Theorien ist die „energetische Ähnlichkeit
zwischen einem Modell- oder Basisextruder und der Hauptausführung“ [MH09]. Dabei
ist Voraussetzung, „dass Randbedingungen, wie Polymerviskosität, Eingangskonzentra-
tionen an flüchtigen Bestandteilen, angelegte Vakua, sowie die geometrische Ähnlichkeit
konstant gehalten werden“ [Koh07].
Einen neuen Ansatz, der auf den bis dahin existierenden Gesetzen aufbaute, verfolgte
in den 1990er Jahren Grefenstein [Gre94, Gre96]. Er erkannte, dass es im Bereich der
Kunststofftechnik bis dahin keine brauchbaren „Modelle zur Beschreibung von Stof-
fumwandlungsprozessen in Schneckenmaschinen“ [Gre94] gab. Er entwickelte daher ein
physikalisches Prozessmodell für die reaktive Extrusion, welches als Grundlage „die
Beschreibung von Fördermechanismen in voll- und teilgefüllten Förder- und Knetele-
menten eines Gleichdralldoppelschneckenextruders“ nutzt [Gre94]. Dabei wurden neben
reaktionskinetischen Aspekten auch die der Wärmeübertragung berücksichtigt, da diese
entscheidend Einfluss bei einer reaktiven Reaktion nehmen können. Berücksichtigt wird
dies durch die abschnittsweise Energiebilanzierung. Grefenstein fügte die in seinen Ar-
beiten entwickelten Berechnungen in einem Computerprogramm zur Modellierung der
Reaktiven Extrusion (MOREX) zusammen (s. Kap. 4.3.1).