Der Energiebedarf in der Aufschmelzzone von gleichläufigen Doppelschneckenextrudern (DSE) beträgt etwa 80% des Gesamtprozesses. Ein wirtschaftliches, materialschonendes Aufschmelzen und richtiges Scale-Up sind nur möglich, wenn die thermomechanischen Vorgänge in der Aufschmelzzone von gleichläufigen DSE vollständig verstanden werden. In diesem Projekt wurde auf Basis von umfassenden experimentellen Untersuchungen ein Excel-Tool zur Berechnung der Temperaturerhöhung in der Feststoffförder- und Aufschmelzzone gleichläufiger und dichtkämmender Doppelschneckenextruder erstellt. Damit können KMUs durch die Eingabe weniger Prozess- und Materialkenngrößen berechnen, welche Temperaturerhöhung die Kunststoffmassen in den ersten beiden Prozesszonen der DSE erfahren. Mit diesen Daten können der Energie- und Materialverbrauch minimiert und optimierte Compounds hergestellt werden.
Durch die Berechnung der Temperaturerhöhung in einem gegebenen Compoundierprozess und der Kenntnis über die Massetemperaturen in den ersten beiden Zonen lassen sich die Prozessparameter so anpassen, dass die Temperaturen nur das Niveau erreichen, das zum Einmischen von Additiven nötig ist. Die Beheizung der Zylinder und die Drehzahl der Schnecken werden ebenfalls angepasst, so wird Energie eingespart. Die Schneckenkonfiguration und die zugehörigen Prozessparameter können mit Hilfe der Berechnungen abgeschätzt werden, so dass das Trial-and-Error-Vorgehen verkürzt und Kunststoffmaterial eingespart wird. Durch die Steuerung des Massetemperatur-Profils werden außerdem Schädigungen durch zu hohe Temperaturen vermieden.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema vom 11/15 bis 09/18 an der Universität Paderborn (KTP) Fachgebiet Kunststoffverarbeitung (Warburger Straße 100, 33098 Paderborn NRW, Tel.: 05251/603057) unter der Leitung von Dr. Ing. Volker Schöppner (Leiter der Forschungseinrichtung Dr. Ing. Volker Schöppner) und der Fraunhofer-Gesellschaft e.V., Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Bereich Kunststoffe (Schloßgartenstraße 6,64289 Darmstadt Hessen, Tel.: 06151/ 705 8797) unter der Leitung von Tobias Schorlemmer (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr. Matthias Rehahn).
Das IGF-Vorhaben Nr. 18934 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.