Analyse und Modellierung der Feststoffförderung und des Aufschmelzprozesses eines neuartigen Einschneckensystems sehr kurzer Baulänge zur Plastifizierung von Polymeren

用于聚合物塑化的新型极短长度单螺杆系统的固体输送和熔融过程的分析和建模

• 批准号: 19207776
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Helmut Potente
• 金额: --
• 依托单位: Kunststofftechnik Paderborn (KTP)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2005-12-31 至 2008-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/19207776?language=en
• 关键词: Analyse; und; Modellierung; der; Feststofff

Im Gegensatz zu den in der Kunststoffverarbeitung bisher bekannten Extruderbauformen handelt es sich bei dem in diesem Antrag beschriebenen System um ein gänzlich anderes Prinzip hinsichtlich der geometrischen Gestaltung von Schnecke und Zylinder und somit der Anordnung der Funktionsbereiche Feststoffförderung, Aufschmelzen und Schmelzeförderung. Der Extruder zeichnet sich durch seine sehr kurze Baulänge (L/D<5) aus. Die Schnecke ist mehrgängig ausgeführt und weist eine konische Kontur auf, d.h. die Höhe der Schneckengänge nimmt in Extrusionsrichtung zu. Der Zylinder ist auf der Innenseite mit wendelförmigen Nuten versehen, wobei die Höhe der Nutstege in Extrusionsrichtung abnimmt. Zwischen den Stegen von Schnecke und Wendelnuten ist ein in seiner Höhe einstellbarer Spalt vorhanden. Hier findet der Plastifizierprozess statt. Obwohl dieses in der Lebensmitteltechnik entwickelte Funktionsprinzip bereits seit Mitte des 20. Jh. bekannt ist sind bisher auch im Bereich der Lebensmitteltechnologie keinerlei grundlegende Forschungsarbeiten zur Beschreibung und Modellbildung dieses Systems bekannt geworden. Somit stellt das beschriebene Plastifizierprinzip vom wissenschaftlichen Standpunkt aus ein völlig neuartiges Forschungsgebiet dar. Im Rahmen von orientierenden Voruntersuchungen des Antragstellers konnte gezeigt werden, dass dieses Extruderkonzept gut zur Plastifizierung thermoplastischer Polymere geeignet ist. So wurde bisher die Verarbeitbarkeit eines breiten Spektrums von Kunststoffen wie Polyolefinen (PE, PP), Styrolpolymeren (PS, SAN), Polycarbonat (PC) und Polymethylmethacylat (PMMA) gezeigt. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, grundlegende theoretische Kenntnisse über die Funktionsweise des beschriebenen Extruderprinzips in seiner bisher verwendeten Bauform zu erarbeiten, welche die Formulierung mathematisch-physikalischer Modelle ermöglichen. Es sind Modelle für die Feststoffförderung auf Basis von Kräfte- und Momentenbilanzen sowie das Aufschmelzen unter Einbeziehung der Umsetzung von Reibarbeit in dem System Schnecke-Spalt- Zylindernut zu erarbeiten. Zur Verifizierung der theoretischen Modelle sind experimentelle Untersuchungen an einem bestehenden Prototypenextruder vorgesehen. Ausgehend von diesen mathematisch-physikalischen Modellen wird es dann möglich sein, durch Kopplung der einzelnen Modelle und systematische Variation der Einflussparameter deren jeweiligen Einfluss auf wesentliche Kenndaten eines Extruders wie Durchsatz und Druckaufbau zu erkennen. Somit kann eine Optimierung der Geometrie erfolgen, um die bisher nicht bekannten Potenziale dieses Extruderkonzeptes hinsichtlich Durchsatz und Schmelzequalität voll auszuschöpfen.

Im Gegenetzu den in der Kunststoffverarbeitung bisher bekannten Extruderbauformen handelt es sich bei dem in diesem Antrag beschriebenen System um ein gänzlich anderes Prinzip hinsichtlich der geometrischen Gestaltung von Schnecke und Zylinder und somit der Anordnung der Funktionsbereiche Feststoffförderung，Aufschmelzen und Schmelzeförderung. Der Extruder zeichnet sich durch seine sehr kurze Baulänge（L/D<5）aus. Die Schnecke ist mehrgängig ausgeführt und weist eine konische Kontur auf，d.h.在挤出加工中的最高点。Der Zylinder ist auf der Innenseite mit wendelförmigen Nuten versehen，wobei die Höhe der Nutstege in Extrusionsrichtung abnimmt.施内克和文德尔的符号是一个在他最后一个安装Spalt的符号。在这里找到了塑料加工站。显然，生命技术发展的功能优势在米特的20倍。Jh.在生命科学技术领域中，对生物系统的研究和建模也是一个不可忽视的问题。Somit stelt das beschriebene Plastifizierprinzip vom wissenschaftlichen Standpunkt aus ein völlig neuartiges Forschungsgebiet dar.在定向挤出过程中，由于挤出机的热塑性聚合物的塑化作用，使挤出机韦尔登。因此，我们更希望看到一种新型塑料，如聚烯烃（PE、PP）、聚苯乙烯（PS、SAN）、聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。这些研究是理论上的基本知识，它是在一个较复杂的数学物理模型中建立的。Es sind Model für die Feststoffförderung auf Basis von Kräfte- und Momentenbilanzen sowie das Aufschmelzen unter Einbeziehung der Umsetzung von Reibarbeit in dem System Schnecke-Spalt- Zylindernut zu erarbeiten.理论模型的验证是一个实验性的研究，一个最好的原型挤出机将出现。通过建立数学物理模型和系统化的变分方法，对影响挤压机性能的主要影响参数进行分析，得到了挤压机性能的数学物理模型。Somit kann eine Optimierung der Geometrie erfolgen，um die bisher nicht bekannten Potenziale dieses Extruderkonzeptes hinsichtlich Durchelch und Schmelzeequalität voll auszuschöpfen.