Extrusion 1-2025

tersuchungen am ESE 1-30-33 im Durchschnitt um 31,1 Prozent von den Messungen der Schnittproben aus den Dead-Stop-Untersuchungen ab, während die Abweichung beim RH 034 45 28D/HS im Mittel bei 22,2 Prozent liegen. Ein möglicher Grund für die geringeren Unterschiede beim größeren Extruder liegt in den breiteren Kanälen und den damit verbundenen höheren Feststoffbettbreiten, die eine deutlichere Unterscheidung ermöglichen. Neben der Ka- nalgröße hat auch die Drehzahl einen Einfluss auf die Ge- nauigkeit der Untersuchungsergebnisse. So zeigt sich über beide Materialien und beide Extruder hinweg bei einer Drehzahl von 30 min ⁻ ¹ eine Abweichung zu den Dead-Stop- Ergebnissen von 15,4 Prozent, während die Abweichung bei einer Drehzahl von 180 min ⁻ ¹ auf 31,2 Prozent ansteigt. Die Wahl des Materials scheint hingegen nur eine geringe Bedeutung zu haben, wie in Bild 8 zu erkennen ist. Darüber hinaus wurden innerhalb der Dead-Stop-Un- tersuchungen am Ende der Kompressionszone und zu Be- ginn der Meteringzone wiederholt Feststoffbettbrüche in Kanalrichtung beobachtet. Dieses Phänomen ist in Bild 9 dargestellt. Diese Feststoffbettbrüche können mit Drucksensoren nur dann detektiert werden, wenn ein Bruch exakt an der Position des Drucksensors auftritt und ein weiterer Sensor hinter dem Bruch positioniert ist, der das Feststoffbett er- neut erfassen kann. Andernfalls besteht die Gefahr, dass diese Brüche fälschlicherweise als das Ende des Auf- schmelzprozesses interpretiert werden. Innerhalb dieser Untersuchungen konnten die Brüche nicht anhand des Drucksignals erkannt werden. Fazit In der Literatur sind verschiedene Methoden zur experi- mentellen Untersuchung des Aufschmelzprozesses be- schrieben. Eine oft genutzte Methode für wissenschaftliche Untersuchungen ist die Dead-Stop-Methode, basierend auf dem Ansatz von MADDOCK. Ein wesentlicher Nachteil die- ser Methode ist der hohe Zeitaufwand sowie die fehlende Möglichkeit, das Aufschmelzverhalten während des lau- fenden Prozesses zu überwachen. Dynamische Druck- messungen bieten eine Alternative, da der Aufschmelz- prozess mit vergleichsweise einfachen Mitteln im laufen- den Betrieb analysiert werden kann. Ziel der hier darge- stellten Untersuchungen war es, die gemessenen Fest- stoffbettbreiten aus Dead-Stop-Untersuchungen mit den Ergebnissen der dynamischen Druckmessungen zu ver- gleichen und die Eignung der dynamischen Druckmessun- gen als Messmethode zu überprüfen. Es wurde festgestellt, dass dynamische Druckmessun- gen durchaus Rückschlüsse auf das Aufschmelzverhalten ermöglichen, die Abweichungen im Vergleich zur Dead- Stop-Methode jedoch signifikant sein können. Die Abwei- chungen nehmen mit sinkender Drehzahl und steigender Kanal- bzw. Feststoffbettbreite ab. Die Materialwahl hatte in diesen Untersuchungen nur einen geringen Einfluss auf die Ergebnisse. Insgesamt erlauben dynamische Druck- messungen eine Einschätzung des Aufschmelzverlaufs ba- sierend auf der Feststoffbettbreite, bieten jedoch keine Alternative zur exakten Bestimmung des Schmelzeanteils. Dies liegt unter anderem daran, dass mögliche Schmelze- filme an der passiven Flanke und unterhalb des Feststoff- bettes vernachlässigt werden. Weiterhin ist vor allem die Detektion von geringen Feststoffanteilen gegen Ende der Aufschmelzzone meist nicht möglich, da sich der charak- teristische Bereich im Drucksignal nicht ausgeprägt dar- stellt. Darüber hinaus ist die Detektion von Brüchen im Feststoffbett mittels dynamischer Druckmessungen nur unter bestimmten Bedingungen möglich und es kann zu Missinterpretationen bei der Auswertung kommen. Danksagung Die vorliegende Arbeit wurde von der Deutschen For- schungsgemeinschaft (DFG) gefördert – Projektnummer SCHO 551/43-1. Wir bedanken uns für die Unterstützung. Autoren Felix Knaup, M.Sc., wissenschaftlicher Mitarbeiter bei der Kunststofftechnik Paderborn (KTP), felix.knaup@ktp.uni - paderborn.de Dr.-Ing. Florian Brüning, Oberingenieur an der Kunst- stofftechnik Paderborn (KTP), florian.bruening@ktp.uni- pa- derborn.de Abbildung 9: Auftreten von Feststoffbettbrüchen innerhalb des Aufschmelzprozesses. (a) Schematische Darstellung (b) Im Experiment beobachteter Feststoffbettbruch [6] (a) (b) Feststoffbett Schnecke Zylinder Feststoffbettbruch Feststoffbettbruch Extrusionsrichtung Extrusion 1/2025 32 Extrusionstechnologie – Aus der Forschung