Modelluntersuchungen zur Restentgasung von Kunststoffschmelzen mit gasförmigen Schleppmitteln

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Die Restentgasung ist ein wichtiger Verfahrensschritt bei der Herstellung von Kunststoffen, bei dem der Kunststoff von gelösten, nicht umgesetzten Monomeren, niedermolekularen Reaktionsprodukten und Lösungsmitteln befreit wird. Die hohe Viskosität der Polymere und die geringen Diffusionsgeschwindigkeiten der abzutrennenden flüchtigen Stoffe erschweren es, geringe Restgehalte zu erzielen. Zur Verbesserung des Stofftransports werden in einigen Entgasungsverfahren der Kunststoffschmelze unter Druck gasförmige Zusatzstoffe, sogenannte Schleppmittel, zudosiert. Die Entspannung im Vakuum führt zum Aufschäumen. Die Dynamik des Schäumens wird von einer Vielzahl von Prozess- und Stoffgrößen bestimmt, wie dem Druck und der Temperatur oder der Art, Menge und Dispergierung des Schleppmittels. In der Praxis erfolgt die Optimierung der Schleppmittelentgasung bisher auf empirischem Weg. Um in Zukunft ein besseres Verständnis für die zeitlichen Größenordnungen und die stofftransportbestimmenden Einflussgrößen zu erhalten, soll im Rahmen des Vorhabens ein mathematisch-physikalisches Modell des Schäumprozesses einer hochviskosen, polymeren Flüssigkeit mit Unterstützung dispergierter, gasförmiger Schleppmittel und überlagertem Stofftransport gelöster, flüchtiger Komponenten entwickelt werden. Auf der Basis des Modells soll der zeitliche Verlauf der Konzentration der Komponenten in Abhängigkeit der relevanten Prozess- und Stoffgrößen berechnet werden. Die experimentellen Untersuchungen haben die Verifikation des theoretischen Schäummodells zum Ziel.