Modeling and Characterization of Conical and Parallel Co-Rotating Twin Screw Extruders

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Der Doppelschneckenextruder, insbesonders der kämmende gleichläufige Extruder, wird meist für die Verarbeitung und Aufbereitung von Kunststoffen eingesetzt. Der neue konische kämmende gleichlaufende Doppelschneckenextruder für die Kunststoffverarbeitung entwickelt von der Firma Maschinen und Anlagenbau Schulz GmbH (M-A-S) im Jahr 2007 wird zu einer neuen Klassifizierung der Extruder führen. Diese neue konische Bauform bietet mehr Vorteile, als der parallele Doppelschneckenextruder. Insbesondere die Konizität des Extruders bietet ein hohes Einzugvolumen, welches für die Verarbeitung von Mahlgut oder die Aufbereitung von Kunststoffen mit niedriger Schüttgutdichte (z. B. Flakes, PET Recycling oder WPC) gut ist. Für eine optimale Nutzung des parallelen oder konischen gleichlaufenden Extruders ist eine detaillierte Kenntnis vom Prozessverhalten der Plastifizierschnecke sehr wichtig. Eine optimale Schneckenkonfiguration ist erforderlich um eine gute Produktqualität zu erreichen. Grundsätzlich werden die Schnecken durch Erfahrungswissen oder durch die traditionelle „Trail-and-Error“-Methode ausgelegt, welche zeit- und kostenintensiv ist. Eine einfache, schnelle, genaue Methode um Schnecken zu konfigurieren und zu optimieren ohne praktische Versuche durchzuführen, ist die Anwendung von mathematischen Prozessmodellen. Solche Modelle sind für die Charakterisierung des parallelen Doppelschneckenextruders vorhanden, aber das Prozessverhalten der konischen gleichlaufenden Maschinen für die Verarbeitung von Kunststoffen wurde bisher nicht im Detail studiert, weil diese Art von Extrudern neu am Extrudermarkt ist. Das Hauptziel dieser Doktorarbeit war die Entwicklung neuer Prozessmodelle für die konischen gleichläufigen Schnecken auf Basis bestehender Modelle für parallele Maschinen und die Verifizierung der Modelle durch praktische Versuche. In dieser Arbeit wurden verschiedene Schneckenelemente und Verfahrenszonen empirisch und praktisch für parallele und konische Doppelschnecken analysiert. Die entwickelten, teilweise komplexen Modelle wurden im Simulationsprogramm „NCT” implementiert. Dies ermöglicht die Beurteilung des Prozessverhaltens von konisch gleichlaufenden Doppelschnecken für die konfigurierte Schneckengeometrie und Prozessparametern. Ähnlich wurde eine Schneckenauslegungssoftware „2XS“ für parallel gleichlaufende Doppelschnecken, insbesonders für die Compoundieranlagen am Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung der Montanuniversität Leoben entwickelt. Mit diesem Schneckenberechnungsprogramm ist es möglich, einzelne Schneckenelemente oder eine Schneckenkonfiguration im Vorfeld zu simulieren und zu optimieren ohne praktische Versuche durchzuführen.

Details

Titel in ÜbersetzungModellierung und Charakterisierung von konischen und parallelen gleichlaufenden Doppelschneckensxtruder
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Hrymak, Andrew N., Beurteiler B (extern), Externe Person
  • Holzer, Clemens, Beurteiler A (intern)
StatusVeröffentlicht - 2017