Extrusion 1-2025

Masseprozent eines schwarz eingefärbten Granulats des- selben Typs zugesetzt, während dem transparenten PS 124N ein weiß eingefärbtes Granulat gleichen Typs beige- mischt wurde. Der Extrusionsprozess wurde bis zu einem stationären Betriebspunkt angefahren und anschließend abrupt gestoppt. Zum Vergleich der beiden Methoden wur- den an den Drucksensorpositionen Querschnittsproben senkrecht zu den Stegen entnommen. Diese Proben wur- den eingescannt und digital mit der Software ImageJ ver- messen. In Bild 5 ist eine vermessene Probe beispielhaft dargestellt. Als Referenzwert wurde die mittlere Breite des Feststoffbettes aus drei Messungen bestimmt. Zur Bestimmung der Feststoffbettbreite anhand des Drucksignals wurde ein Programm entwickelt, das die Ver- arbeitung und Auswertung von Drucksignalen im CSV-For- mat ermöglicht. Zunächst wird die Periodendauer des Signals bestimmt, indem die zuvor beschriebenen Druck- maxima, die über den Stegen auftreten, identifiziert wer- den. Ausgehend von diesen Maxima werden dann lokale Druckminima vor und nach den Maxima bestimmt, welche die zeitlichen Grenzen des Feststoffbetts definieren. Das Programm bietet neben der automatisierten Ana- lyse auch eine manuelle Auswertungsoption. Dabei wer- den durch Mausklick Punkte in die grafische Benutzer- oberfläche gesetzt und die Koordinaten dieser Punkte be- stimmt. Anschließend kann der zeitliche Abstand zwischen zwei Koordinaten automatisch berechnet werden. Die Fest- stoffbettbreite kann bei bekannter Kanalbreite aus dem Verhältnis zwischen dem Zeitintervall des Feststoffbetts und der Periodendauer bestimmt werden. Bild 6 zeigt eine beispielhafte Auswertung eines Drucksignals. Mit dieser Methode lässt sich jeweils die lokale Feststoffbettbreite an den einzelnen Drucksensorpositionen ermitteln. Untersuchungsergebnisse In Bild 7 sind die gemessenen Feststoffbettbreiten aus den Dead-Stop-Untersuchungen den Feststoffbettbreiten gegenübergestellt, die aus den dynamischen Druckmes- sungen ermittelt wurden. Dabei sind nur die Ergebnisse dargestellt, bei denen die Feststoffbettbreite erfolgreich an- hand des Drucksignals bestimmt werden konnte. Bei sie- ben Versuchspunkten war es jedoch nicht möglich, ein charakteristisches Drucksignal am entsprechenden Druck- sensor auszuwerten, obwohl in den Schnittproben der Dead-Stop-Unter- suchungen ein deutlich sichtbares Feststoffbett erkennbar war. Dieses Phänomen trat vor allem bei höheren Drehzahlen und kleineren Feststoff- bettbreiten auf. Mögliche Gründe dafür liegen im Messprinzip. Bei hohen Drehzahlen steigt das Grund- rauschen imMesssignal, welches eine Bestimmung der Feststoffbettbreite erschwert und für sehr kleine Fest- stoffbettbreiten sind die beschriebe- nen Charakteristika im Druckverlauf nicht mehr ausgeprägt genug, als das eine Unterscheidung möglich wäre. Die Ergebnisse weichen bei den Un- Bild 6: Beispielhafte Auswertung eines Drucksignals Bild 8: Durchschnittliche Abweichun- gen der Ergebnisse aus den dynami- schen Druckmessungen im Vergleich zu den Ergebnissen aus den Dead- Stop-Untersuchungen, dargestellt für die Parameter Material, Extruder und Drehzahl Bild 7: Vergleich der ermittelten Feststoffbett- breiten aus beiden Untersuchungsmethoden für (a) ESE 1-30-33 und (b) RH 034 45 28D/HS Druck (bar) Abweichung von den Schnittproben [%] Zeit (s) Material HDPE PS 30 mm 45 mm 30 min -1 180 min -1 Extruder Drehzahl 100 95 90 85 80 75 70 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 (2.1692, 75.50) 601.5720ms (1.5676, 71.68) (4.2200, 77.26) 583.3425ms (3.6367, 72.18) (6.1362, 78.9) 579.7416ms (5.5564, 7153) Feststoffbettbreite Feststoffbettbreite Dynamische Druckmessung [mm] Dead Stop [mm] Dead Stop [mm] Dynamische Druckmessung [mm] (a) (b) 40 35 30 25 20 25 10 5 0 40 35 30 25 20 25 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 ± 20% ± 20% HDPE PS HDPE PS Extrusion 1/2025 31