Entwicklung eines Modells zur Berechnung der initialen Aufschmelzvorgänge in gleichläufigen Doppelschneckenextrudern
Kim Jacqueline Westhues
Ein umfangreiches Verständnis der Vorgänge ist zur Optimierung der Compoundierprozesse auf dichtkämmenden, gleichläufigen Doppelschneckenextrudern vonnöten. Der Umfang und die Verschiedenartigkeit der Prozess-Eingangsgrößen ist ursächlich für die Komplexität der theoretischen Beschreibung, sodass für den Anwender die Zusammenhänge zwischen Ursache und Wirkung im Verlauf des Extrusionsprozesses zum größten Teil schwer zu identifizieren sind. Modellierungen des Maschinenverhaltens zur Berechnung der Ausgangsgrößen bieten hier Abhilfe.
Basierend auf einem Modellansatz, der die Wärmeübertragung aus Konvektion und dem Kontakt zur Zylinderwand sowie den Friktionsenergie-Eintrag berücksichtigt, wird ein neues Feststofftemperatur-Modell für die Feststoffförderzone entwickelt. Nach Durchgang durch die Feststoffförderzone gelangen die erwärmten Partikel in die Aufschmelzzone. Eine Aufschmelzmodellierung wird ausgearbeitet, um Erwärmungseffekte abzubilden. Insbesondere die Deformation von Partikeln, welche im Zwickelbereich des Doppelschneckenextruders erfolgt, und die resultierende Temperaturerhöhung wird erschlossen. Die Identifikation des initialen Aufschmelzens ist möglich, indem ermittelt wird, wann die Temperatur der äußeren Schale des Feststoffpartikels die Aufschmelz- bzw. die Kristallitschmelztemperatur überschreitet. Die Modellierungen resultieren in dem 2D dispersen Aufschmelzmodell, welches in das Simulationsprogramm SIGMA implementiert wird.
