Der gleichläufige Doppelschneckenextruder

Grundlagen, Technologie, Anwendungen
 
 
Hanser (Verlag)
  • 2. Auflage
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  • erschienen am 10. Oktober 2016
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  • 842 Seiten
 
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978-3-446-43597-1 (ISBN)
 
Alles zum gleichläufigen Doppelschneckenextruder
Bei der Herstellung von Kunststoffen, insbesondere bei der Aufbereitung und Verarbeitung bis zum Fertigprodukt werden Extruder eingesetzt, wobei der gleichläufige Doppelschneckenextruder eine dominante Rolle spielt. Aber auch in anderen Industriezweigen, z. B. der Kautschuk- und Lebensmittelindustrie und zunehmend in der Pharmaindustrie kommen die Gleichdrallschnecken vielfältig zum Einsatz.

Eine multifunktionale Maschine
Das Fachbuch gibt umfassenden Einblick in die verfahrens- und maschinentechnischen Grundlagen und legt großen Fokus auf Praxisbeispiele.
Meist sind die Schnecken modular aufgebaut und können damit sehr flexibel an veränderte Aufgabenstellung und Produkteigenschaften angepasst werden. Für die optimale Auslegung eines Doppelschneckenextruders sind vertiefte Kenntnisse über die Maschine und den Prozess erforderlich.

Ein Praxisbuch für Einsteiger und Profis
Die zweite Auflage entstand unter Mitwirkung vieler Fachautoren von renommierten Firmen und Hochschulen. Alle inzwischen erfolgten Weiterentwicklungen wurden berücksichtigt. Die zweite Auflage wurde durchgehend neu bearbeitet, ist deutlich erweitert, komplett in Farbe und in neuem Layout.

Mit Zusatzmaterial auf der Website (www.hochviskostechnik.de) des Herausgebers: Videos, Bilder, Beispiel-Aufgaben, Rechentools
2. Auflage
  • Deutsch
  • München
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  • Deutschland
Komplett in Farbe
  • 133,43 MB
978-3-446-43597-1 (9783446435971)
http://dx.doi.org/10.3139/9783446435971
weitere Ausgaben werden ermittelt
Dr. Klemens Kohlgrüber absolvierte eine Schlosserlehre und machte die Weiterbildung zum Maschinenbau-Techniker in Köln. Das Studium zum Maschinenbauingenieur in Wuppertal folgte, anschließend das Diplom und die Promotion an der RWTH Aachen. Von 1986 bis 2015 die Tätigkeit bei der Bayer AG, u. a. Leitung der Hochviskos-, Misch- und Reaktortechnik. Parallel dazu mehrjährige Vorlesungen an der Uni Dortmund für Chemiker im Masterstudiengang über Polymeraufbereitung. Mehrjährige Leitung des Arbeitskreises Hochviskostechnik der Forschungsgesellschaft Verfahrenstechnik und ehemals Mitglied im VDI-Fachbeirat Kunststoff-Aufbereitungstechnik. Dr. Kohlgrüber ist Leiter von jährlich stattfindenden VDI-Seminaren über Extruder.
1 - Vorwort zur 2. Auflage [Seite 6]
1.1 - Vorwort zur 1. Auflage [Seite 7]
2 - Zusatzmaterial [Seite 9]
3 - Die Autoren [Seite 10]
3.1 - Der Herausgeber [Seite 10]
3.2 - Die Mitverfasser [Seite 11]
4 - 1 Einleitung [Seite 26]
4.1 - 1.1 Technisch, wirtschaftliche Bedeutung der Extruder [Seite 26]
4.1.1 - 1.1.1 Extrudertypen und Bezeichnungen [Seite 26]
4.1.2 - 1.1.2 Schneckenmaschinen und Kunststoffe [Seite 27]
4.1.3 - 1.1.3 Wirtschaftliche Kernfunktionen eines Extruders in der Kunststoffindustrie [Seite 28]
4.1.4 - 1.1.4 Extrudertypen und Vorteile von dicht kämmenden Gleichdrallschnecken [Seite 30]
4.1.5 - 1.1.5 Erste dicht kämmende Gleichdrallschnecken [Seite 31]
4.1.6 - 1.1.6 Details zu Doppelschnecken [Seite 34]
4.1.7 - 1.1.7 Zielsetzung des Buches [Seite 35]
4.1.8 - 1.1.8 Zusammenfassung [Seite 36]
4.1.9 - 1.1.9 Ausblick [Seite 36]
4.2 - 1.2 Historische Entwicklung der Gleichdrall-Doppelschnecken [Seite 37]
4.2.1 - 1.2.1 Vorwort und Würdigung von Bayer-Forschern [Seite 37]
4.2.2 - 1.2.2 Einleitung von Martin Ullrich [Seite 43]
4.2.3 - 1.2.3 Frühe Entwicklungen [Seite 43]
4.2.3.1 - 1.2.3.1 Basisgeometrie [Seite 45]
4.2.3.2 - 1.2.3.2 Grundlegende Patente [Seite 48]
4.2.3.3 - 1.2.3.3 Pionierzeit [Seite 56]
4.2.3.4 - 1.2.3.4 Maschinenentwicklung [Seite 56]
4.2.3.5 - 1.2.3.5 Einsatz in Chemieprozessen [Seite 57]
4.2.3.6 - 1.2.3.6 Lizenzvergabe [Seite 58]
4.2.3.7 - 1.2.3.7 Würdigung für R. Erdmenger [Seite 58]
4.2.3.8 - 1.2.3.8 Neue Hochviskostechnik mit Gleichdrallschnecken [Seite 59]
4.2.3.9 - 1.2.3.9 Vielfältige Hochviskosprozesse [Seite 62]
4.2.4 - 1.2.4 Spezielle Entwicklungen der Bayer-Hochviskostechnik [Seite 63]
4.2.4.1 - 1.2.4.1 Vertiefte Kinematik, Profilgeometrien [Seite 63]
4.2.4.2 - 1.2.4.2 Spielstrategien [Seite 65]
4.2.4.3 - 1.2.4.3 Entwicklungen nach der Lizenzierung [Seite 67]
4.2.4.4 - 1.2.4.4 Aktivitäten nach Ablauf der Hauptpatente [Seite 69]
4.3 - 1.3 Compoundieren Gesamtübersicht: Aufgaben und Anwendungsbeispiele, Verfahrenszonen [Seite 72]
4.3.1 - 1.3.1 Aufgaben und Anforderungen an die Compoundierung [Seite 72]
4.3.2 - 1.3.2 Aufgaben und Auslegung der Verfahrenszonen eines Compoundierextruders [Seite 75]
4.3.2.1 - 1.3.2.1 Einzugszone [Seite 76]
4.3.2.2 - 1.3.2.2 Plastifizierzone [Seite 78]
4.3.2.3 - 1.3.2.3 Schmelzeförderzone [Seite 83]
4.3.2.4 - 1.3.2.4 Distributive Mischzone [Seite 84]
4.3.2.5 - 1.3.2.5 Dispersive Mischzone [Seite 86]
4.3.2.6 - 1.3.2.6 Entgasungszone [Seite 88]
4.3.2.7 - 1.3.2.7 Druckaufbauzone [Seite 89]
4.3.3 - 1.3.3 Verfahrenstechnische Kenngrößen [Seite 92]
4.3.3.1 - 1.3.3.1 Spezifischer Energieeintrag [Seite 92]
4.3.3.2 - 1.3.3.2 Verweilzeitverhalten [Seite 94]
4.3.4 - 1.3.4 Verfahrensbeispiele [Seite 96]
4.3.4.1 - 1.3.4.1 Einarbeitung von Glasfasern [Seite 96]
4.3.4.2 - 1.3.4.2 Einarbeiten von Füllstoffen [Seite 99]
4.3.4.3 - 1.3.4.3 Herstellung von Masterbatches [Seite 101]
4.3.4.4 - 1.3.4.4 Einfärben [Seite 104]
4.4 - 1.4 Prozessverständnis - Übersicht und Bewertung von Experimenten und Modellen [Seite 107]
4.4.1 - 1.4.1 Einleitung [Seite 107]
4.4.2 - 1.4.2 Einteilung von Modellen und Experimenten [Seite 111]
4.4.3 - 1.4.3 Feststoffe [Seite 112]
4.4.4 - 1.4.4 Hochviskose Flüssigkeiten [Seite 114]
4.4.4.1 - 1.4.4.1 Eindimensionale Modelle [Seite 114]
4.4.4.2 - 1.4.4.2 Dreidimensionale Modelle [Seite 119]
4.4.5 - 1.4.5 Zusammenfassung [Seite 121]
4.4.6 - 1.4.6 Ausblick und Anregungen [Seite 122]
4.4.6.1 - 1.4.6.1 Extruderkonfigurationsprogramm [Seite 122]
4.4.6.2 - 1.4.6.2 Modellweiterentwicklungen [Seite 122]
4.4.6.3 - 1.4.6.3 Neue Modellanwendungen - online [Seite 123]
4.4.6.4 - 1.4.6.4 Verfahrenstechnische Charakterisierung von Schneckenelementen durch Kennzahlen [Seite 124]
4.5 - 1.5 Förder- und Leistungsparameter von üblichen Förderelementen [Seite 126]
4.6 - 1.6 Häufig verwendete Formelzeichen [Seite 128]
5 - 2 Basisgeometrien und Schneckenelemente [Seite 132]
5.1 - 2.1 Basisgeometrie der Gleichläufer: Förder- und Knetelemente einschließlich Spielstrategien [Seite 132]
5.1.1 - 2.1.1 Einleitung [Seite 132]
5.1.2 - 2.1.2 Das exakt abschabende Profil aus Kreisbögen [Seite 133]
5.1.3 - 2.1.3 Geometrische Konstruktion von dicht kämmenden Profilen [Seite 135]
5.1.4 - 2.1.4 Geometriegrößen von Gewindeelementen mit Spielen [Seite 137]
5.1.5 - 2.1.5 Übergang zwischen verschiedenen Gangzahlen [Seite 142]
5.1.6 - 2.1.6 Berechnung eines Schneckenprofils zur Fertigung nach der Längsschnitt-Äquidistante [Seite 142]
5.1.7 - 2.1.7 Freie Querschnittsfläche [Seite 146]
5.1.8 - 2.1.8 Oberfläche von Gehäuse und Förderelementen [Seite 147]
5.1.9 - 2.1.9 Knetelemente [Seite 148]
5.1.10 - 2.1.10 Neue Entwicklungen bei Schneckengeometrien [Seite 151]
5.2 - 2.2 Schneckenelemente und deren Einsatz [Seite 152]
5.2.1 - 2.2.1 Aufbau von Schneckenelementen [Seite 153]
5.2.2 - 2.2.2 Kombinieren von Schneckenelementen [Seite 158]
5.2.3 - 2.2.3 Schneckenelemente und ihre Wirkungsweise [Seite 161]
5.2.3.1 - 2.2.3.1 Förderelemente [Seite 161]
5.2.3.2 - 2.2.3.2 Knetelemente [Seite 167]
5.2.3.3 - 2.2.3.3 Abstauelemente [Seite 171]
5.2.3.4 - 2.2.3.4 Mischelemente [Seite 173]
5.2.3.5 - 2.2.3.5 Sonderelemente [Seite 177]
5.3 - 2.3 Übersicht patentierter Schneckenelemente [Seite 185]
5.3.1 - 2.3.1 WO 2009152910, EP 2291277, US 20110110183 [Seite 187]
5.3.2 - 2.3.2 WO 2011039016, EP 2483051, US 20120320702 [Seite 188]
5.3.3 - 2.3.3 WO 2011069896, EP 2509765, US 20120281001 [Seite 189]
5.3.4 - 2.3.4 DE 00813154, US 2670188 [Seite 190]
5.3.5 - 2.3.5 DE 19947967, EP 1121238, WO 2000020188 [Seite 191]
5.3.6 - 2.3.6 US 1868671 [Seite 192]
5.3.7 - 2.3.7 DE 10207145, EP 1476290, US 20050152214 [Seite 192]
5.3.8 - 2.3.8 DE 00940109, US 2814472 [Seite 193]
5.3.9 - 2.3.9 US 5713209 [Seite 193]
5.3.10 - 2.3.10 US 3717330, DE 2128468 [Seite 194]
5.3.11 - 2.3.11 DE 4118530, EP 516936, US 5338112 [Seite 195]
5.3.12 - 2.3.12 US 4131371 [Seite 196]
5.3.13 - 2.3.13 DE 03412258, US 4824256 [Seite 196]
5.3.14 - 2.3.14 DE 1180718, US 3254367 [Seite 197]
5.3.15 - 2.3.15 US 3900187 [Seite 198]
5.3.16 - 2.3.16 WO 2009153003, EP 2303544, US 20110112255 [Seite 199]
5.3.17 - 2.3.17 WO 2009152974, EP 2291279, US 20110180949 [Seite 200]
5.3.18 - 2.3.18 US 3216706 [Seite 201]
5.3.19 - 2.3.19 WO 2009152968, EP 2303531, US 20110158039 [Seite 202]
5.3.20 - 2.3.20 WO 2013045623, EP 2760658 [Seite 203]
5.3.21 - 2.3.21 WO 2009152973, EP 2291270, US 20110141843 [Seite 204]
5.3.22 - 2.3.22 WO 2009153002, EP 2307182, US 20110096617 [Seite 205]
5.3.23 - 2.3.23 EP 0002131, JP 54072265, US 4300839 [Seite 206]
5.3.24 - 2.3.24 DE 19718292, EP 0875356, US 6048088 [Seite 207]
5.3.25 - 2.3.25 DE 04239220 [Seite 207]
5.3.26 - 2.3.26 DE 01529919, US 3288077 [Seite 208]
5.3.27 - 2.3.27 EP 0330308, US 5048971 [Seite 209]
5.3.28 - 2.3.28 DE 10114727, US 6974243, WO 2002076707 [Seite 210]
5.3.29 - 2.3.29 US 6783270, WO 2002009919 [Seite 211]
5.3.30 - 2.3.30 WO 2013128463, EP 2747980, US 20140036614 [Seite 212]
5.3.31 - 2.3.31 JP 2008183721, DE 102007055764, US 2008181051 [Seite 213]
5.3.32 - 2.3.32 DE 4329612, EP 641640, US 5573332 [Seite 214]
5.3.33 - 2.3.33 DE 19860256, EP 1013402, US 6179460 [Seite 215]
5.3.34 - 2.3.34 DE 04134026, EP 0537450, US 5318358 [Seite 215]
5.3.35 - 2.3.35 DE 19706134 [Seite 216]
5.3.36 - 2.3.36 JP 2013028055 [Seite 217]
5.3.37 - 2.3.37 WO 1998013189 , US 6022133, EP 934151 [Seite 217]
5.3.38 - 2.3.38 WO 1999025537, EP 1032492 [Seite 218]
5.3.39 - 2.3.39 US 6116770, EP 1035960, WO 2000020189 [Seite 218]
5.3.40 - 2.3.40 DE 29901899 U1 [Seite 219]
5.3.41 - 2.3.41 US 6170975, WO 2000047393 [Seite 219]
5.3.42 - 2.3.42 DE 10150006 , EP 1434679, US 7080935 [Seite 220]
5.3.43 - 2.3.43 DE 4202821, US 5267788, WO 1993014921 [Seite 220]
5.3.44 - 2.3.44 DE 03014643, EP 0037984, US 4352568 [Seite 221]
5.3.45 - 2.3.45 DE 02611908, US 4162854 [Seite 222]
5.3.46 - 2.3.46 WO 1995033608, US 5487602, EP 764074 [Seite 223]
5.3.47 - 2.3.47 DE 102004010553 [Seite 224]
5.3.48 - 2.3.48 DE 04115591, EP 0513431 [Seite 225]
5.3.49 - 2.3.49 WO 2011073181, EP 2512776, US 20120245909 [Seite 226]
6 - 3 Stoffeigenschaften von Polymeren [Seite 228]
6.1 - 3.1 Rheologische Eigenschaften von Polymerschmelzen [Seite 228]
6.1.1 - 3.1.1 Einführung und Motivation [Seite 228]
6.1.2 - 3.1.2 Einteilung des rheologischen Verhaltens von Festkörpern und Fluiden [Seite 229]
6.1.3 - 3.1.3 Vergleich zwischen rein viskosem und viskoelastischem Fluid [Seite 235]
6.1.3.1 - 3.1.3.1 Viskoses Fluid [Seite 235]
6.1.3.2 - 3.1.3.2 Viskoelastisches Fluid [Seite 236]
6.1.4 - 3.1.4 Temperaturabhängigkeit der Scherviskosität [Seite 240]
6.1.4.1 - 3.1.4.1 Temperaturabhängigkeit für teilkristalline Polymere [Seite 241]
6.1.4.2 - 3.1.4.2 Temperaturabhängigkeit für amorphe Polymere [Seite 242]
6.1.5 - 3.1.5 Einfluss molekularer Parameter auf rheologische Eigenschaften von Polymerschmelzen [Seite 244]
6.1.6 - 3.1.6 Scherströmungen: Schleppströmungen und druckgetriebene Strömungen [Seite 246]
6.1.6.1 - 3.1.6.1 Fließprofile der druckgetriebenen Rohrströmung [Seite 247]
6.1.6.2 - 3.1.6.2 Fließprofile der einfachen Schleppströmung [Seite 248]
6.1.7 - 3.1.7 Dehnströmungen [Seite 249]
6.2 - 3.2 Materialverhalten von Mischungen - Berücksichtigung von Polymer-Polymer und Feststoff-Polymer Systemen [Seite 252]
6.2.1 - 3.2.1 Materialeigenschaften von Zweistoffsystemen [Seite 254]
6.2.1.1 - 3.2.1.1 Einführung Mischsysteme [Seite 254]
6.2.1.2 - 3.2.1.2 Thermodynamische Materialdaten von Zweistoffgemischen [Seite 254]
6.2.1.3 - 3.2.1.3 Viskositäten von Zweistoffgemischen [Seite 256]
6.2.1.4 - 3.2.1.4 Mischbare Polymerblends [Seite 258]
6.2.1.5 - 3.2.1.5 Unmischbare (unverträgliche) Polymerblends [Seite 258]
6.2.2 - 3.2.2 Prozessverhalten beim Plastifizieren von Zweistoffsystemen [Seite 261]
6.2.3 - 3.2.3 Abschlussbemerkungen zum Einsatz in der Praxis [Seite 267]
6.2.4 - 3.2.4 Zusammenfassung [Seite 268]
6.3 - 3.3 Diffusiver Stofftransport in Polymeren [Seite 270]
6.3.1 - 3.3.1 Stofftransportmechanismen [Seite 270]
6.3.1.1 - 3.3.1.1 Konzentrationsverlauf in der Nähe der Phasengrenzfläche [Seite 271]
6.3.2 - 3.3.2 Einflussgrößen des Stoffsystems [Seite 292]
6.4 - 3.4 Minimierung der Produktschädigung bei der Verarbeitung von Polymeren [Seite 297]
6.4.1 - 3.4.1 Einleitung [Seite 297]
6.4.2 - 3.4.2 Übersicht chemischer Reaktionen [Seite 298]
6.4.2.1 - 3.4.2.1 Schädigung durch thermischen Abbau [Seite 299]
6.4.2.2 - 3.4.2.2 Schädigung durch oxidativen Abbau [Seite 301]
6.4.2.3 - 3.4.2.3 Schädigung über chemischen Abbau durch Restfeuchte [Seite 304]
6.4.2.4 - 3.4.2.4 Schädigung durch mechanischen Abbau [Seite 304]
6.4.2.5 - 3.4.2.5 Einfluss von Metallen [Seite 305]
6.4.3 - 3.4.3 Zusammenhang zwischen Produktschädigung und Eigenschaften [Seite 305]
6.4.4 - 3.4.4 Reduktion von Polymerschädigung bei der Verarbeitung [Seite 308]
6.4.4.1 - 3.4.4.1 Maschinelle und prozesstechnische Maßnahmen [Seite 308]
6.4.4.2 - 3.4.4.2 Änderung der Schmelzeviskosität durch Molekulargewicht und Fließmodifikatoren [Seite 309]
6.4.4.3 - 3.4.4.3 Minimierung von Reaktionspartnern [Seite 310]
6.4.4.4 - 3.4.4.4 Additive zur Reduktion von Polymerschädigung [Seite 310]
6.4.5 - 3.4.5 Zusammenfassung [Seite 312]
6.5 - 3.5 Berechnungsgrundlagen für die Strömung in keilförmigen Scherspalten und Fließeigenschaften von gefüllten Polymerschmelzen [Seite 314]
6.5.1 - 3.5.1 Berücksichtigung des strukturviskosen Fließverhaltens der Kunststoffschmelzen in der Keilspaltströmung und Kennzahlen zur Beurteilung der Dispergierung [Seite 314]
6.5.1.1 - 3.5.1.1 Einleitung - Deformation von Kunststoffschmelzen, Scherung und Verstreckung in der Keilspaltströmung [Seite 314]
6.5.1.2 - 3.5.1.2 Grundlagen der Berechnung der Keilspaltströmung für hochviskose Medien [Seite 318]
6.5.1.3 - 3.5.1.3 Kunststoffschmelzen mit unterschiedlichem strukturviskosem Fließverhalten [Seite 321]
6.5.1.4 - 3.5.1.4 Simulationsergebnisse [Seite 323]
6.5.2 - 3.5.2 Modellierung des Fließverhaltens hochgefüllter Kunststoffe [Seite 334]
7 - 4 Förderverhalten, Druck- und Leistungsverhalten [Seite 342]
7.1 - 4.1 Einführung des Förder- und Druckverhaltens hochviskoser Flüssigkeiten in Extrudern [Seite 342]
7.1.1 - 4.1.1 Durchsatz- und Druckverhalten, dimensionslose Kennzahlen [Seite 342]
7.1.1.1 - 4.1.1.1 Schergeschwindigkeit und Viskosität [Seite 342]
7.1.1.2 - 4.1.1.2 Einfache qualitative Betrachtungen an einfacher ebener Strömung [Seite 344]
7.1.1.3 - 4.1.1.3 Extruderkennzahlen und Druckgrundgleichung für Extruder [Seite 352]
7.2 - 4.2 Einführung des Leistungsverhaltens hochviskoser Flüssigkeiten in Extrudern [Seite 372]
7.2.1 - 4.2.1 Durchsatz-Leistungs-Verhalten der ebenen Strömung zwischen zwei Platten [Seite 372]
7.2.2 - 4.2.2 Leistungskennzahl für einen Ringspalt [Seite 373]
7.2.3 - 4.2.3 Grundgleichung der Leistungscharakteristik von Extrudern [Seite 375]
7.3 - 4.3 Dissipation, Pumpwirkunsgrad Temperaturerhöhung und Wärmeübergang [Seite 378]
7.3.1 - 4.3.1 Dissipation [Seite 378]
7.3.2 - 4.3.2 Pumpwirkungsgrad [Seite 379]
7.3.3 - 4.3.3 Temperaturerhöhung [Seite 382]
7.3.4 - 4.3.4 Wärmeübergang [Seite 390]
7.4 - 4.4 Ausblick zu den Abschnitten 4.1, 4.2 und 4.3 [Seite 392]
7.5 - 4.5 Förderverhalten, Druckverhalten und Leistungseintrag in der Schmelze [Seite 394]
7.5.1 - 4.5.1 Dimensionslose Kennzahlen [Seite 394]
7.5.2 - 4.5.2 Teilgefüllte und gefüllte Schneckenabschnitte [Seite 402]
7.5.3 - 4.5.3 Förderparameter für Schneckenelemente und übliche Förderkennzahlen [Seite 406]
7.5.4 - 4.5.4 Förderverhalten bei Strukturviskosität [Seite 409]
7.6 - 4.6 Aufgaben zum Leistungseintrag und Rückstaulänge [Seite 416]
7.6.1 - 4.6.1 Aufgabe: Einfluss der Gangsteigung [Seite 416]
7.6.2 - 4.6.2 Aufgabe: Teilfüllung [Seite 418]
7.6.3 - 4.6.3 Aufgabe: Auslegung einer Druckaufbauzone mit einheitlicher Steigung sowie voll- und teilgefüllt Bereichen [Seite 419]
7.6.4 - 4.6.4 Aufgabe: Auslegung der Druckaufbauzone mit verschiedenen Elementen mit 40 mm und 60 mm Steigung kombiniert [Seite 423]
7.6.5 - 4.6.5 Aufgabe: Einfluss von nicht-newtonschen Effekten [Seite 424]
7.7 - 4.7 Strömungssimulation [Seite 426]
7.7.1 - 4.7.1 Einleitung zur Strömungssimulation [Seite 426]
7.7.2 - 4.7.2 Gefüllte Schneckenabschnitte [Seite 430]
7.7.2.1 - 4.7.2.1 Beispiel 1 [Seite 430]
7.7.2.2 - 4.7.2.2 Beispiel 2 [Seite 448]
7.7.2.3 - 4.7.2.3 Zusammenfassung und Ausblick [Seite 451]
7.7.3 - 4.7.3 Teilgefüllte Schneckenabschnitte [Seite 455]
8 - 5 Funktionszonen im Extruder [Seite 462]
8.1 - 5.1 Feststofftransport in den und im Extruder, Einzugsgrenzen [Seite 462]
8.1.1 - 5.1.1 Kenngrößen und Berechnungsmöglichkeiten [Seite 463]
8.1.2 - 5.1.2 Einzugsbegrenzungen [Seite 470]
8.1.2.1 - 5.1.2.1 Granulate [Seite 470]
8.1.2.2 - 5.1.2.2 Pulver [Seite 470]
8.1.2.3 - 5.1.2.3 Flakes [Seite 473]
8.1.2.4 - 5.1.2.4 Niedrig schmelzende Komponenten [Seite 473]
8.2 - 5.2 Aufschmelzen von Thermoplasten [Seite 474]
8.2.1 - 5.2.1 Aufgaben der Aufschmelzzone [Seite 474]
8.2.2 - 5.2.2 Schneckenelemente und Schneckenkonfiguration [Seite 476]
8.2.3 - 5.2.3 Messmethoden [Seite 477]
8.2.4 - 5.2.4 Wesentliche Schritte des Aufschmelzens [Seite 479]
8.2.5 - 5.2.5 Rechenmodelle [Seite 481]
8.3 - 5.3 Mischen und Dispergieren [Seite 486]
8.3.1 - 5.3.1 Übersicht, Grundlagen und Experimente [Seite 486]
8.3.1.1 - 5.3.1.1 Distributives Mischen - Mischen in laminarer Strömung [Seite 487]
8.3.1.2 - 5.3.1.2 Dispersives Mischen [Seite 494]
8.3.1.3 - 5.3.1.3 Bestimmung der Mischgüte [Seite 503]
8.3.1.4 - 5.3.1.4 Formelzeichen zu Abschnitt 5.3.1 [Seite 508]
8.3.2 - 5.3.2 Dreidimensionale Berechnungen des Misch- und Verweilzeitverhaltens [Seite 510]
8.3.2.1 - 5.3.2.1 Zusammenfassung [Seite 519]
8.4 - 5.4 Entgasen von Polymerschmelzen [Seite 519]
8.4.1 - 5.4.1 Phasengrenzflächen und Oberflächenerneuerung [Seite 520]
8.4.1.1 - 5.4.1.1 Flüssigkeitsverteilung und Füllgrad [Seite 520]
8.4.1.2 - 5.4.1.2 Entgasungszeiten [Seite 535]
8.4.2 - 5.4.2 Konzentrationsänderung in der Entgasungszone [Seite 543]
8.4.2.1 - 5.4.2.1 Kennzahlen [Seite 543]
8.4.2.2 - 5.4.2.2 Blasenfreie Flüssigkeiten [Seite 544]
8.4.2.3 - 5.4.2.3 Einfluss der Oberflächenvergrößerung durch Blasen [Seite 549]
8.4.3 - 5.4.3 Auslegen von Entgasungszonen [Seite 550]
8.4.4 - 5.4.4 Numerische Simulation der Filmentgasung [Seite 553]
9 - 6 Scale-up und Scale-down [Seite 560]
9.1 - 6.1 Einführung und Basis-Regeln für thermisch empfindliche Produkte [Seite 560]
9.1.1 - 6.1.1 Unähnlichkeit [Seite 561]
9.1.2 - 6.1.2 Vergleich von Produktionsmaschinen [Seite 561]
9.1.3 - 6.1.3 Scale-down und Wege der Auslegung [Seite 562]
9.1.3.1 - 6.1.3.1 Produkttemperatur [Seite 564]
9.1.4 - 6.1.4 Zusammenfassung/Ausblick [Seite 578]
9.2 - 6.2 Scale-up und Scale-down mit Exponentenansätzen [Seite 580]
9.2.1 - 6.2.1 Grundlegende Problemstellung [Seite 580]
9.2.2 - 6.2.2 Einfacher Skalierungsansatz [Seite 581]
9.2.3 - 6.2.3 Modellbasierter Skalierungsansatz [Seite 582]
9.2.3.1 - 6.2.3.1 Modelltheorie [Seite 583]
9.2.3.2 - 6.2.3.2 Modellexponenten [Seite 593]
9.2.3.3 - 6.2.3.3 Wärmeströme über den Zylinder [Seite 597]
9.2.4 - 6.2.4 Experimentelle Ergebnisse [Seite 599]
9.3 - 6.3 Scale-up und Scale-down mit Kennzahlen [Seite 601]
9.3.1 - 6.3.1 Kennzahlen der ganzen Maschine [Seite 602]
9.3.1.1 - 6.3.1.1 Dimensionsloser Durchsatz [Seite 602]
9.3.1.2 - 6.3.1.2 Spezifischer Energieeintrag [Seite 603]
9.3.2 - 6.3.2 Geometrische Maßstabsübertragung [Seite 604]
9.3.2.1 - 6.3.2.1 Geometrisch ähnliche Maschinen [Seite 604]
9.3.2.2 - 6.3.2.2 Drehzahl und Drehmoment [Seite 604]
9.3.2.3 - 6.3.2.3 Übertragung bei unterschiedlichen Geometrien [Seite 605]
9.3.2.4 - 6.3.2.4 Dimensionsanalyse für reales Produktverhalten [Seite 610]
9.3.2.5 - 6.3.2.5 Einfaches Beispiel für ein volumetrisches Scale-up [Seite 612]
10 - 7 Maschinentechnik [Seite 616]
10.1 - 7.1 ZSK Baureihen und Anwendungen [Seite 616]
10.1.1 - 7.1.1 Entwicklung zu hohen Drehmomenten, Volumina und Drehzahlen [Seite 616]
10.1.2 - 7.1.2 Drehmoment- und volumenbegrenzte Durchsätze [Seite 620]
10.1.3 - 7.1.3 Anwendungsbeispiele für die Kunststoffindustrie [Seite 622]
10.1.3.1 - 7.1.3.1 Hohes Drehmoment zur Glasfaserverstärkung von Kunststoffen [Seite 622]
10.1.3.2 - 7.1.3.2 Hohes Drehmoment zur Folienextrusion von ungetrocknetem PET oder PLA [Seite 625]
10.1.3.3 - 7.1.3.3 Hohes Drehmoment bei bisher volumenbegrenzten Anwendungen [Seite 625]
10.1.3.4 - 7.1.3.4 Verarbeitung von temperatur- und scherempfindlichen Produkten [Seite 627]
10.1.4 - 7.1.4 Anwendungsbeispiele für die Chemieindustrie [Seite 630]
10.1.4.1 - 7.1.4.1 Kleb- und Dichtstoffe [Seite 630]
10.1.4.2 - 7.1.4.2 Chemische Reaktionen in Doppelschneckenextrudern [Seite 633]
10.2 - 7.2 Gehäuseeinheiten [Seite 635]
10.2.1 - 7.2.1 Einleitung [Seite 635]
10.2.2 - 7.2.2 Bauarten [Seite 636]
10.2.2.1 - 7.2.2.1 Zugankerversion für ZSK 18 - 54 [Seite 636]
10.2.2.2 - 7.2.2.2 Flanschversion für ZSK 58 - 320 [Seite 637]
10.2.2.3 - 7.2.2.3 Klammerversion für ZSK 350 - 420 [Seite 637]
10.2.3 - 7.2.3 Varianten [Seite 638]
10.2.3.1 - 7.2.3.1 Geschlossenes Schneckengehäuse [Seite 638]
10.2.3.2 - 7.2.3.2 Geschlossenes Schneckengehäuse mit Bohrung [Seite 639]
10.2.3.3 - 7.2.3.3 Offenes Schneckengehäuse [Seite 639]
10.2.3.4 - 7.2.3.4 Kombi-Schneckengehäuse [Seite 640]
10.2.3.5 - 7.2.3.5 Sonderformen [Seite 640]
10.2.4 - 7.2.4 Verschleiß- bzw. Korrosionsschutz [Seite 640]
10.2.4.1 - 7.2.4.1 Massivgehäuse: Nitriert oder durchhart [Seite 641]
10.2.4.2 - 7.2.4.2 Gehäuse mit Liner (Ovalbuchse) [Seite 641]
10.2.4.3 - 7.2.4.3 Direkt beschichtete Schneckengehäuse [Seite 642]
10.2.5 - 7.2.5 Beheizung von Schneckengehäusen [Seite 642]
10.2.5.1 - 7.2.5.1 Heizpatronen [Seite 642]
10.2.5.2 - 7.2.5.2 Heizschalen, Heizplatten [Seite 643]
10.2.6 - 7.2.6 Kühlung und Temperierung [Seite 643]
10.2.6.1 - 7.2.6.1 Ein Kreislauf [Seite 643]
10.2.6.2 - 7.2.6.2 Zwei Kreisläufe [Seite 644]
10.3 - 7.3 Erhöhung der Verfügbarkeit des Doppelschneckenextruders durch gezielte Werkstoffwahl für produktberührende Bauteile [Seite 644]
10.3.1 - 7.3.1 Einleitung [Seite 644]
10.3.2 - 7.3.2 Verschleißphänomene an Doppelschneckenextrudern in der Praxis [Seite 645]
10.3.2.1 - 7.3.2.1 Abrasiver Verschleiß [Seite 646]
10.3.2.2 - 7.3.2.2 Adhäsiver Verschleiß [Seite 649]
10.3.2.3 - 7.3.2.3 Korrosion [Seite 652]
10.3.3 - 7.3.3 Messen und Bewertung von Verschleißkenngrößen [Seite 654]
10.3.3.1 - 7.3.3.1 Messung der abrasiven Verschleißbeständigkeit [Seite 654]
10.3.3.2 - 7.3.3.2 Messung des adhäsiven Verschleißes [Seite 655]
10.3.3.3 - 7.3.3.3 Korrosionsmessung [Seite 656]
10.3.4 - 7.3.4 Ausführungsformen und Werkstoffausführungen für Extrudergehäuse und Schneckenelemente [Seite 657]
10.3.4.1 - 7.3.4.1 Ausführungsformen der Gehäuse [Seite 657]
10.3.4.2 - 7.3.4.2 Ausführungsformen von Schneckenelementen [Seite 659]
10.3.4.3 - 7.3.4.3 Werkstoffausführung von Extrudergehäuse und Liner [Seite 663]
10.3.4.4 - 7.3.4.4 Werkstoffausführung von Schneckensatzelementen [Seite 666]
10.3.5 - 7.3.5 Ausblick [Seite 669]
10.4 - 7.4 Dynamische Strukturanalysen an Doppelschneckenextrudern und einwelligen Austragsextrudern [Seite 669]
10.4.1 - 7.4.1 Aufbau des Strukturmodells [Seite 670]
10.4.2 - 7.4.2 Schwingungsanalyse an einem ZSK [Seite 671]
10.4.3 - 7.4.3 Optimierung einwelliger Extruder [Seite 677]
10.4.4 - 7.4.4 Strukturschwingstechnische Auslegung [Seite 681]
10.4.5 - 7.4.5 Zusammenfassung/Ausblick [Seite 686]
10.5 - 7.5 Messtechnik und prozessintegrierte Qualitätssicherung [Seite 687]
10.5.1 - 7.5.1 Messtechnische Grundlagen [Seite 688]
10.5.2 - 7.5.2 Druck- und Temperaturmesstechnik [Seite 689]
10.5.2.1 - 7.5.2.1 Temperatur [Seite 689]
10.5.2.2 - 7.5.2.2 Druckmesstechnik [Seite 691]
10.5.3 - 7.5.3 Rheologische Messtechnik [Seite 694]
10.5.3.1 - 7.5.3.1 Laborrheometer [Seite 694]
10.5.3.2 - 7.5.3.2 Prozessrheometer [Seite 696]
10.5.4 - 7.5.4 Farbmessung [Seite 697]
10.5.5 - 7.5.5 Sondersysteme [Seite 697]
10.5.5.1 - 7.5.5.1 Ultraschallmesstechnik [Seite 698]
10.5.5.2 - 7.5.5.2 Modellprädiktive Regelung und virtuelle Sensoren [Seite 698]
11 - 8 Anwendungen der gleichläufigen Doppelwellenschnecke [Seite 700]
11.1 - 8.1 Compoundieren in der Praxis [Seite 700]
11.1.1 - 8.1.1 Durchsatzbegrenzung [Seite 700]
11.1.1.1 - 8.1.1.1 Drehmomentbegrenzung [Seite 701]
11.1.1.2 - 8.1.1.2 Volumenbegrenzung [Seite 701]
11.1.1.3 - 8.1.1.3 Weitere Begrenzungen [Seite 701]
11.1.1.4 - 8.1.1.4 Begrenzung durch Peripherie [Seite 702]
11.1.2 - 8.1.2 Vormischung [Seite 703]
11.1.3 - 8.1.3 Schmelzeentgasung [Seite 704]
11.1.3.1 - 8.1.3.1 Einflussfaktoren [Seite 704]
11.1.3.2 - 8.1.3.2 Technische Ausführung [Seite 705]
11.1.4 - 8.1.4 Strangspritzkopf [Seite 707]
11.1.5 - 8.1.5 Prozesskontrolle [Seite 708]
11.1.5.1 - 8.1.5.1 Prozessüberwachung [Seite 709]
11.1.5.2 - 8.1.5.2 Beispiel: Vorsicht, Falle! [Seite 709]
11.1.6 - 8.1.6 Extruderschnecken [Seite 710]
11.1.6.1 - 8.1.6.1 Schneckenauslegung [Seite 710]
11.1.6.2 - 8.1.6.2 Verschleiß [Seite 711]
11.1.7 - 8.1.7 Scale-up [Seite 711]
11.1.7.1 - 8.1.7.1 Der Idealfall [Seite 711]
11.1.7.2 - 8.1.7.2 Die Realität [Seite 712]
11.1.7.3 - 8.1.7.3 Besonderheiten bei Neuentwicklungen [Seite 713]
11.1.7.4 - 8.1.7.4 Fazit [Seite 713]
11.1.8 - 8.1.8 Simulation [Seite 714]
11.2 - 8.2 Farbmasterbatche [Seite 714]
11.2.1 - 8.2.1 Grundsätzliche Verfahrensidee [Seite 715]
11.2.2 - 8.2.2 Materialien [Seite 717]
11.2.2.1 - 8.2.2.1 Pigmente [Seite 718]
11.2.2.2 - 8.2.2.2 Auswahl des Polymers [Seite 726]
11.2.2.3 - 8.2.2.3 Additive und Dispergierhilfsmittel [Seite 726]
11.2.3 - 8.2.3 Mischen [Seite 727]
11.2.3.1 - 8.2.3.1 Schwerkraftmischer [Seite 728]
11.2.3.2 - 8.2.3.2 Langsam laufender stationärer oder mobiler (Container) Mischer [Seite 728]
11.2.3.3 - 8.2.3.3 Schnell laufender stationärer oder mobiler (Container) Mischer [Seite 728]
11.2.3.4 - 8.2.3.4 Anwendungsbeispiel: Herstellen von Mischungen für Masterbatch im Heißverfahren für Spinnfaser und Folienqualität [Seite 729]
11.2.4 - 8.2.4 Dosieren [Seite 730]
11.2.5 - 8.2.5 Extruder [Seite 730]
11.2.5.1 - 8.2.5.1 Premix [Seite 731]
11.2.5.2 - 8.2.5.2 Split-feed [Seite 732]
11.2.5.3 - 8.2.5.3 Nachfolgeaggregate [Seite 733]
11.2.5.4 - 8.2.5.4 Verfahrensparameter [Seite 734]
11.2.6 - 8.2.6 Qualitätsbestimmung [Seite 735]
11.2.6.1 - 8.2.6.1 Farbmessung [Seite 735]
11.2.6.2 - 8.2.6.2 Filterdrucktest [Seite 737]
11.2.6.3 - 8.2.6.3 Agglomerate und Gelpartikel [Seite 738]
11.3 - 8.3 Herstellung von TPV durch dynamische Vulkanisation [Seite 738]
11.3.1 - 8.3.1 Klassifizierung von TPE [Seite 739]
11.3.2 - 8.3.2 Herstellung von TPV auf Basis EPDM/PP [Seite 739]
11.3.2.1 - 8.3.2.1 Basisrohstoffe für TPV (EPDM/PP) [Seite 739]
11.3.2.2 - 8.3.2.2 Vernetzer [Seite 741]
11.3.2.3 - 8.3.2.3 Herstellprozess für TPV (EPDM/PP) [Seite 741]
11.3.2.4 - 8.3.2.4 Herausforderung Verweilzeit [Seite 743]
11.3.2.5 - 8.3.2.5 Eigenschaften von TPV (EPDM/PP) [Seite 745]
11.3.3 - 8.3.3 TPV auf Basis nachwachsender Rohstoffe ("Bio-TPV") [Seite 746]
11.3.3.1 - 8.3.3.1 Basisrohstoffe für Bio-TPV [Seite 746]
11.3.3.2 - 8.3.3.2 Herstellprozess für Bio-TPV [Seite 746]
11.3.3.3 - 8.3.3.3 Eigenschaften von Bio-TPV [Seite 748]
11.4 - 8.4 Entgasen von Polymerschmelzen [Seite 750]
11.4.1 - 8.4.1 Aufgaben der Entgasung [Seite 751]
11.4.2 - 8.4.2 Auslegung von Entgasungsextrudern [Seite 753]
11.4.2.1 - 8.4.2.1 Materialzuführung und Flashentgasung [Seite 754]
11.4.2.2 - 8.4.2.2 Gestufte Vakua [Seite 757]
11.4.2.3 - 8.4.2.3 Füllgrad [Seite 758]
11.4.2.4 - 8.4.2.4 Restentgasung und Schleppmitteleinsatz [Seite 759]
11.4.2.5 - 8.4.2.5 Auslegung von Extruder und Entgasungszonen [Seite 764]
11.4.3 - 8.4.3 Scale-up von Entgasungsextrudern [Seite 769]
11.4.4 - 8.4.4 Verfahrensbeispiele [Seite 771]
11.4.4.1 - 8.4.4.1 Entgasen von Lösungsmitteln aus LLDPE-Schmelzelösungen [Seite 771]
11.4.4.2 - 8.4.4.2 Entgasen von Lösungsmitteln aus synthetischem Kautschuk (Styrol-Butadien-Verbindungen) [Seite 772]
11.4.4.3 - 8.4.4.3 Entgasen von Vinylacetat aus LDPE/EVA-Copolymer [Seite 772]
11.4.4.4 - 8.4.4.4 Entgasen von POM [Seite 773]
11.4.4.5 - 8.4.4.5 Entgasen von PC [Seite 774]
11.4.4.6 - 8.4.4.6 Entgasen von PMMA [Seite 774]
11.4.4.7 - 8.4.4.7 Entgasen von PES und PSU [Seite 775]
11.4.4.8 - 8.4.4.8 Entgasen von ABS [Seite 777]
11.4.4.9 - 8.4.4.9 Entgasen von ungetrocknetem PET [Seite 777]
11.4.5 - 8.4.5 Zusammenfassung [Seite 779]
11.5 - 8.5 Reaktive Extrusion [Seite 780]
11.5.1 - 8.5.1 Einführung [Seite 780]
11.5.2 - 8.5.2 Parametereinflüsse anhand ausgewählter Anwendungsbeispiele [Seite 782]
11.5.2.1 - 8.5.2.1 Aktivierte anionische Polymerisation von Lactamen [Seite 784]
11.5.2.2 - 8.5.2.2 Polymerisation von Acrylaten [Seite 785]
11.5.2.3 - 8.5.2.3 Ringöffnungspolymerisation von ?-Caprolacton [Seite 787]
11.5.3 - 8.5.3 Wirtschaftlich relevantes Beispiel: Thermoplastische Polyurethane [Seite 788]
11.5.4 - 8.5.4 Modellierung [Seite 790]
11.5.5 - 8.5.5 Scale-up [Seite 792]
11.6 - 8.6 Lebensmittelextrusion [Seite 795]
11.6.1 - 8.6.1 Extrusion von Frühstückszerealien [Seite 798]
11.6.1.1 - 8.6.2.1 Rohwaren und Mischerei [Seite 800]
11.6.1.2 - 8.6.2.2 Vorkonditionierung und Extrusion [Seite 804]
11.6.1.3 - 8.6.2.3 Kurzzeittemperierung und Flockierung [Seite 810]
11.6.1.4 - 8.6.2.4 Röstung, Besprühung und Trocknung [Seite 812]
11.6.2 - 8.6.2 Produkte [Seite 814]
11.6.3 - 8.6.3 Lebensmittelsicherheit in der Lebensmittelextrusion [Seite 816]
11.6.4 - 8.6.4 Zusammenfassung [Seite 820]
11.6.5 - 8.6.5 Abkürzungsverzeichnis [Seite 820]
11.7 - 8.7 Extrusion von pharmazeutischen Massen [Seite 822]
11.7.1 - 8.7.1 Einleitung [Seite 822]
11.7.2 - 8.7.2 Grundlagen der Schmelzextrusion [Seite 823]
11.7.3 - 8.7.3 Maschinendesign [Seite 823]
11.7.4 - 8.7.4 Anlagenlayout [Seite 825]
11.7.5 - 8.7.5 Containment-Anforderungen [Seite 830]
11.7.6 - 8.7.6 Zusammenfassung und Ausblick [Seite 831]
12 - Index [Seite 832]
"Die Autoren haben sich sichtlich Mühe gegeben, die vorgestellten Themen wissenschaftlich hinterlegt und trotzdem leicht verständlich darzustellen. Es ist vielfach überraschend zu sehen, wie nah oftmals theoretische Vorhersagen und Ergebnisse aus der Praxis beisammen liegen, wenn verfahrenstechnische Grundlagen an Praxisbeispielen demonstriert werden. Der Leser kann Gelesenes direkt umsetzen und profitiert somit durch die Lektüre unmittelbar." Dipl.-Ing. Athanassios Elas, Kunststoffe, Juni 2008

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