Der gleichläufige Doppelschneckenextruder Grundlagen, Technologie, Anwendungen Herausgegeben von Klemens Kohlgrueber

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1 Der gleichläufige Doppelschneckenextruder Grundlagen, Technologie, Anwendungen Herausgegeben von Klemens Kohlgrueber ISBN-10: ISBN-13: Inhaltsverzeichnis Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel

2 Inhalt 1 Einleitung... 1 Literatur Historische Entwicklung der Gleichdrall-Doppelschnecken Einleitung FrüheEntwicklungen Basisgeometrie GrundlegendePatente BasispatentderGewindeschnecken,DBP[13] Basispatente der Knetscheiben, DBP [16], USP [17], DBP[20] Basispatente zur modularen Bauweise, DBP [18], USP[21] Pionierzeit Maschinenentwicklung EinsatzinChemieprozessen Lizenzvergabe Würdigung für R. Erdmenger NeueHochviskostechnikmitGleichdrallschnecken SchneckenmaschineninderVerfahrenstechnik ÄhnlichkeitstheoriefürSchneckenmaschinen VielfältigeHochviskosprozesse SpezielleEntwicklungenderBayer-Hochviskostechnik VertiefteKinematik,Profilgeometrien Spielstrategien EntwicklungennachderLizenzierung AktivitätennachAblaufderHauptpatente Literatur Rheologische Eigenschaften von Polymerschmelzen EinführungundMotivation EinteilungdesrheologischenVerhaltensvonFestkörpernundFluiden VergleichzwischenreinviskosemundviskoelastischemFluid ViskosesFluid ViskoelastischesFluid TemperaturabhängigkeitderScherviskosität TemperaturabhängigkeitfürteilkristallinePolymere TemperaturabhängigkeitfüramorphePolymere... 49

3 VIII Inhalt 3.5 Einfluss molekularer Parameter auf rheologische Eigenschaften von Polymerschmelzen Scherströmungen FließprofilederdruckgetriebenenRohrströmung FließprofiledereinfachenSchleppströmung Dehnströmungen Literatur Compoundieren Gesamtübersicht: Aufgaben und Anwendungsbeispiele, Verfahrenszonen AufgabenundAnforderungenandieCompoundierung Aufgaben und Auslegung der Verfahrenszonen eines Compoundierextruders Einzugszone Plastifizierzone Schmelzeförderzone DistributiveMischzone DispersiveMischzone Entgasungszone Druckaufbauzone VerfahrenstechnischeKenngrößen SpezifischerEnergieeintrag Verweilzeitverhalten Verfahrensbeispiele EinarbeitungvonGlasfasern EinarbeitenvonFüllstoffen HerstellungvonMasterbatches Premix-Verfahren Split-Feed-Verfahren Colour-Matching Einfärben VerfahrenstechnischeTrendsinderCompoundierung Zahnradelement Ringextruder TPE-Herstellung ZSK-NTTechnologie Spritzgießcompounder FormelzeichenundAbkürzungen Literatur Geometrie der Gleichläufer: Förder- und Knetelemente Einleitung DasexaktabschabendeProfilausKreisbögen GeometrischeKonstruktionvondichtkämmendenProfilen GeometriegrößenvonGewindeelementenmitSpielen ÜbergangzwischenverschiedenenGangzahlen

4 Inhalt IX 5.6 Berechnung eines Schneckenprofils zur Fertigung nach der Längsschnitt- Äquidistante FörderverhaltenverschiedenerGeometrien Knetelemente Literatur Möglichkeiten und Grenzen der Modellierung MotivationModellierung Schneckenauslegung Modellierungsansätze Modelldimensionen Schnecke:0-Dimensional Gesamtschnecke Pumpwirkungsgrad Schneckenabschnitt Schnecke:2-Dimensional Schnecke:1-Dimensional Schnecke:1-Dimensional,Schneckenabschnitt Schnecke:1-Dimensional,Gesamtschnecke Schnecke:3-Dimensional ModelltiefeundErgebnisse Schnecke:3-Dimensional,Felder Schnecke:3-Dimensional,skalareGrößen MöglichkeitenundGrenzenderSimulation Druckaufbau und Leistungseintrag in der Schmelze BetriebszuständevonförderaktivenSchneckenelementen DimensionsloseDarstellungmitanschaulicherBedeutung BerechnungderRückstaulänge WirkungsgradbeimDruckaufbau BeispielzurGestaltungeinerDruckaufbauzone FörderverhaltenbeiStrukturviskosität Literatur Strömungssimulation WarumStrömungssimulation? AblaufeinerStrömungssimulation Pre-Processing StrömungsberechnungundPost-Processing Rechenbeispiele Beispiel Beispiel ZusammenfassungundAusblick

5 X Inhalt 9 Mischen und Dispergieren: Grundlagen Einführung DistributivesMischen MischeninlaminarerStrömung LängsmischungundVerweilzeitverteilung DispersivesMischen DispergierenvonFeststoffpartikeln ZerteilenvonSchmelzen,FlüssigkeitstropfenundGasblasen ArtderBeanspruchungundBelastungshäufigkeitimExtruder BestimmungderMischgüte Kenngrößen Experimentelle Methode für die Bestimmung von Mischgüte und Verweilzeitverteilung Literatur Entgasen von Polymerschmelzen mit gleichläufigen Doppelschneckenextrudern AufgabenderEntgasung FunktionsspezifischeAuslegung Flashentgasung GestufteVakua RestentgasungundSchleppmitteleinsatz VerfahrensaufbauundAusführungvonEntgasungszonen VerfahrenstechnischeGrenzen Scale-up Verfahrensbeispiele EntgasenvonLösungsmittelnausLLDPE-Schmelzelösungen Entgasen von Lösungsmitteln aus synthetischem Kautschuk (Styrol-Butadien-Verbindungen) EntgasenvonVinylacetatausLDPE/EVA-Copolymer EntgasenvonPOM EntgasenvonPC EntgasenvonPESundPSU EntgasenvonABS EntgasenvonungetrocknetenPET Zusammenfassung Literatur Simulation oder Scale-up Alternativen zur Extruderauslegung? VerfahrenszonendesCompoundierextruders DieEinzugs-undFeststoff-Förderzone DiePlastifizier-undHomogenisierzone DieEntgasungs-undAustragszone BerechnungsmöglichkeiteninderSchmelzephase BerechnungsmöglichkeitenderAustragsteile Scale-up

6 Inhalt XI 12 Schneckenelemente für den zweiwelligen, gleichsinnig drehenden, dichtkämmenden Doppelschneckenextruder AufbauderSchneckenelemente KombinierenvonSchneckenelementen SchneckenelementeundihreWirkungsweise Förderelemente Knetelemente Abstauelemente Mischelemente Sonderelemente Übersicht patentierter Schneckenelemente DE , US A DE A1, EP B1, WO A US A DE B4, EP A1, US A DE B, US A US A, DE A DE A1, EP B1, US A US A DE A1, US A DE B, US A US A US A EP 2131 A1 B2, JP AA, US A DE A1, EP A1, US A DE A DE A, US A EP A1, US A US B1, WO A DE B4, US B2, WO A DE A1, EP B1, US A DE A1, EP A2, US B DE A1, EP B1, US A DE A WO A1, US A, EP A WO A1, EP A US A, EP A1, WO A DE U US B1, WO A DE A1, EP A1, US B DE C2, US A, WO A DE A1, EP A1, US A DE A1, US A WO A1, US A, EP A

7 XII Inhalt DE A DE A1, EP B ZSK-Baureihen und Anwendungen für die chemische Industrie und für nachwachsende Rohstoffe EntwicklungzuhohenDrehmomenten,VoluminaundDrehzahlen Drehmoment-undvolumenbegrenzteDurchsätze ProzessabhängigerEnergiebedarf Durchsatz-Energie-Diagramm Hohes Drehmoment zur Glasfaserverstärkung von Kunststoffen Hohes Drehmoment zur Folienextrusion von ungetrocknetem PET oderpla Anwendungen für niedrige Drehmomente und hohen Volumenbedarf Chemie-undPharma-Anwendungen Silikondichtungsmassen Haftkleber KeramischeKatalysatorträger Dämmfolien Batterieseparatorenfolien Metall-undKeramikmassen PharmazeutischeMassen Anwendungen für nachwachsende Rohstoffe im Kunststoff- und Lebensmittelbereich VerbundwerkstoffeausHolzfaserninPolyolefinen Biologisch abbaubare Werkstoffe (BAW) aus thermoplastischer Stärke undpolymilchsäure KochextrusionvonGetreidefürLebensmittelundTierfutter AnwendungenimSüßwarenbereich ZSK-NT: Neue zweistufige Aufbereitungssysteme bei hohen Durchsätzen AktuelleAnforderungenfürdieAufbereitungvonPolyolefinen Die zweistufige Großanlage für das Aufbereiten von bimodalem Polyethylen QualitätsauswertungenanbimodalenRohrwaren ZSK-NTimVergleichzurStandardtechnologie AuslegungderDruckaufbauzonen Ausblick Formelzeichen Literatur Verfügbarkeit des Doppelschneckenextruders durch Werkstoffauswahl für produktberührte Bauteile Einleitung WasistVerschleiß? VerschleißinderbetrieblichenPraxis

8 Inhalt XIII 16.4 WerkstoffauswahlfürExtrudergehäuseundSchneckensatzelemente WerkstoffefürExtrudergehäuse AusführungsformenderGehäuse Werkstoffausführungen WerkstoffefürSchneckensatzelemente Ausführungsformen Werkstoffausführungen Literatur Antriebseinheiten für gleichsinnig drehende Doppelschneckenextruder Einleitung Antriebseinheiten für gleichsinnig drehende Doppelschneckenextruder biszumittlerengrößen Elektromotoren Antriebsauslegung Gleichstromantriebe Stromrichter Gleichstrommotor Asynchronantriebe Frequenzumrichter Asynchronmotor NetzrückwirkungundEMV Motorüberwachung Drehmomentmessung DrehmomentmessungzumExtruderschutz DrehmomentmessungzumScale-up Lagerströme LagerströmedurchUnsymmetrie LagerströmedurchGleichtaktspannung LagerströmedurchZirkularfluss VermeidbareFehlerquellen Maßnahmen AntriebseinheitenfürgleichsinnigdrehendeGroßextruder Antriebskonzepte Mittelspannungs-Asynchronmotor Mittelspannungs-Synchronmotor AntriebmitfesterDrehzahl Anfahrhilfen Blockstart AntriebmitvariablerDrehzahl Frequenzumrichter Umrichter-Transformator Notlaufeigenschaften Sicherheitskupplung Rutschkupplungen MechanischeAusrastkupplungen

9 XIV Inhalt 17.5 Getriebe Bauart Verzahnungen Lagerung Schmierung

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