IKT: Entwicklung einer neuartigen Einzugszonengeometrie für Einschneckenextruder

Bild 1: Mahlgut - (Bilder: IKT).

Bild 2: Neuware-Granulat

Das Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart forscht an der Entwicklung eines schüttdichtetoleranten, partikelformunabhängigen und schnellläufertauglichen Einzuges für Einschneckenextruder.

Bei heutigen Einschneckenextrudern mit genuteter Einzugszone wird der Durchsatz bei einer feststehenden Geometrie von Schnecke und Zylinder maßgeblich von der Schüttdichte des zu verarbeitenden Werkstoffs bestimmt. Im Hinblick auf Materialeffizienz und innerbetriebliches Recycling nehmen in der Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen mittels Extrusion die Anteile an Mahlgut immer weiter zu. Allerdings verringert sich durch die Verarbeitung von Mahlgut die Schüttdichte meist deutlich und führt zu einer geringeren Ausstoßleistung des Extruders. Das erklärt sich dadurch, dass pro Schneckenumdrehung ein bestimmtes Volumen gefördert werden kann und dieses durch die unregelmäßige Partikelform des Mahlguts schlechter ausgenutzt wird. Ein Beispiel hierfür zeigt Bild 1.

Bild 3: Durchsatzcharakteristik von schnelllaufenden Extrudern.

Ein weiterer Nachteil von konventionell ausgelegten Einschneckenextrudern mit genuteter Einzugszone ist die Abnahme des drehzahlspezifischen Durchsatzes (Durchsatz pro Schneckenumdrehung) bei hohen Drehzahlen. Bild 3 veranschaulicht die Charakteristik eines klassischen Schnellläufers.

In einem aktuellen Forschungsprojekt des IKT soll für die beiden Nachteile Abhilfe geschaffen werden. Der neuartige Einzugsbereich des Extruders führt durch seine spezielle Geometrie dazu, dass die Schüttdichten von Mahlgut und Neuware angeglichen werden und dadurch die Durchsatzkapazität bei Mahlgut drastisch erhöht wird. Das hat zur Folge, dass der Extruder ein viel größeres Prozessfenster für die Verarbeitung von Mahlgut bietet.

Außerdem soll der neuartige Einzug auch bei hohen Drehzahlen (Schnellläuferbereich) den drehzahlspezifischen Ausstoß konstant halten, sodass die Durchsatzkurve aus Bild 3 der des idealen Schnellläufers entspricht.

Das Kooperationsprojekt zusammen mit der Firma Helix GmbH, Winnenden, wird durch das Förderprogramm AiF-ZIM des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Dabei wird am Institut für Kunststofftechnik die rechnergestützte Abbildung des Einzugsverhaltens in der 3D-Simulation erforscht, woraus schließlich Auslegungsstrategien für den neuartigen Einzug abgeleitet werden.

Weitere Informationen: www.ikt.uni-stuttgart.de, helixgmbh.com

Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik (IKT), Stuttgart

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