Entwicklung eines reaktiven Extrusionsprozesses zur ...

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4 Reaktive Extrusion zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren 41 4.4.4 Herausforderungen und Schwierigkeiten bei der Übertragung von Extrudertechnik-Prozessen in der Praxis Eine wesentliche Schwierigkeit in der theoretischen Beschreibung und Übertragung von Prozessen auf unterschiedliche Anlagengrößen besteht darin, dass meist Entscheidun- gen hinsichtlich geometrischer bzw. thermischer Skalierung erforderlich sind. Denn die Skalierung eines Parameters liefert andere Ergebnisse als die Skalierung eines anderen Parameters. Aus diesem Grund sind daher auch Experimente und Veränderungen der Schneckenauslegung in der Praxis meist nicht vollständig unumgänglich. [ME88, GCC11] Erschwerend kommt hinzu, dass beispielsweise Labor- und Technikumsextruder bereits vorhanden sind, so dass die Übertragung des Prozesses in der Charakterisierung der Schneckengeometrie und der Prozessbedingungen liegt [GCC11]. Nach wie vor bereiten Wärmetransportvorgänge in vielen bestehenden Theorien Probleme, so dass aus diesem Grund, bei Anwendung der klassischen Ähnlichkeitsgesetze das Durchmesserverhältnis der beiden Maschinen betrachtet wird. Dabei gilt, dass das Durchmesserverhältnis von theoretischer Maschine und Hauptmaschine nicht größer als 1,5 sein sollte [MH09]. Die aufgeführten Aspekte zeigen, dass die Dimensionierung und Auslegung von Prozes- sen keineswegs trivial ist und dass die mathematische Beschreibung durch Gesetze ein tiefgreifendes Verständnis unterschiedlicher Gesichtspunkte wie Geometrie, Strömungs- sowie Wärmetransportvorgänge und Prozessparameter erfordert. An dieser Stelle sei daher auf die in diesem Kapitel genutzte Fachliteratur verwiesen, die sich ausführlicher mit unterschiedlichen Ansätzen, ihren Herleitungen sowie Beschreibungen beschäftigt. 4.4.5 Bedeutung des Begriffs Prozessübertragung für diese Arbeit In der vorliegenden Arbeit wurden zwei, sich in ihrem geometrischen Aufbau grund- legend unterscheidende, Schneckenmaschinen für die Entwicklung eines Synthesewegs von PEA genutzt (s. Kap. 5.1.1). Die Übertragung des Prozesses erfolgte von einer batchweise arbeitenden Schneckenmaschine auf eine kontinuierliche Herstellung auf ei- nem Gleichdralldoppelschneckenextruder. Daher konnte nicht das oben beschriebene klassische Scale-up durchgeführt und auf die Nutzung bestehender Ähnlichkeitsgeset- ze zurückgegriffen werden. Vielmehr wurde bei der Reaktionsübertragung auf einen kontinuierlichen Prozess auf praktische Aspekte wie erforderliche Prozess- und Reakti- onsbedingungen Bezug genommen. Rechnerisch unterstützt wurde die Auslegung jedoch dennoch, durch das Programm MOREX, um unterschiedliche Schneckenkonfigurationen
42 4 Reaktive Extrusion zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren des Gleichdralldoppelschneckenextruders insbesondere im Hinblick auf die Schmelzever- weilzeit zu vergleichen. Nach einer erfolgreichen Umsetzung der PEA Synthese auf einen kontinuierlichen Prozess wurde eine Übertragung im klassischen Sinne des Scale-ups vorgenommen. Mittels MOREX wurde die in der Praxis verwendete Schneckenausle- gung im Labormaßstab auf eine größere Schneckenmaschine theoretisch übertragen, was aus ökonomischer Sicht für eine mögliche industrielle Herstellung der in dieser Arbeit synthetisierten PEA interessant sein könnte.
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