Extrusion 3-2019

schonender zu verarbeiten. Alternativ oder zusätzlich dazu bie- tet sich eine aktive Schmelzekühlung an. Diese kann entweder in vorhandene Aggregate integriert werden oder der bestehen- de Anlagenaufbau wird um separate Bauteile erweitert. Die ak- tive Schmelzekühlung ist bezüglich der zu erwartenden Tempe- raturabsenkung zwar effektiv, reduziert aber die Energieeffi- zienz des Gesamtsystems, da diese mit einem zusätzlichen Energieverbrauch einhergeht. Insbesondere bei Großrohranla- gen können hierdurch erheblich Zusatzkosten entstehen. Diese müssen unter dem Aspekt der Gesamtanlageneffizienz und im Hinblick auf die Nachhaltigkeit vermieden werden. Daher sind neue Verfahrenskonzepte zur Sicherstellung einer möglichst geringen Massetemperatur sind zwingend erforderlich. Das solEX NG Verfahrenskonzept Zur K 2016 wurde von battenfeld-cincinnati erstmalig der Pro- totyp eines innovatives Extruderkonzeptes vorgestellt, welches auf dem Baukasten der seit 2011 bekannten und bewährten 40L/D solEX Extruderbaureihe beruht. Die wesentliche Verände- rung hierbei war die vollständig neu entwickelte Verfahrensein- heit. Mittlerweile liegen viele Erfahrungsdaten von allen Bau- größen der sogenannten solEX NG Baureihe vor. Aufgrund des außergewöhnlichen Prozessverhaltens der Verfahrenseinheit hat sich diese inzwischen nicht nur für Hochleistungsrohran- wendungen etabliert. Auch bei Standardanwendungen profi- tieren die Anwender von der deutlich verbesserten Maschinen- performance und den geringeren Massetemperaturen. Als technologische Kernkomponente der Verfahrenseinheit wird neben dem bereits üblichen genuteten Einzugsteil auch ein innengenuteter Zylinder eingesetzt, welcher zusammen mit einer weiterentwickelten Schnecken- und Nutbuchsengeome- trie neue Maßstäbe bzgl. Ausstoßleistung, Energieeffizienz und geringer Massetemperatur setzt ( Bild 4 links). Einige Erläuterungen bezüglich der Funktionsweise des neuen Konzepts, welches in Kombination mit Barriereschnecken als „HELIBAR“ bekannt ist [5], sowie ausgewählte Ergebnisse hier- zu werden im Folgenden aufgeführt. Ein wesentlicher Effekt, der durch die Zylindernuten zustande kommt, ist die signifikante Absenkung des axialen Druckprofils über der Schneckenlänge. Dies wird durch die Übertragung des Prinzips der formschlüssigen Feststoffförderung aus dem Ein- zugsbereich in den Aufschmelzbereich der Schnecke erreicht. Die hierdurch zunehmende Förderkapazität in dieser Zone führt zu einer erheblichen Reduzierung des Drucks ( Bild 4 rechts), was die den Feststoffeinzug der Schnecke entlastet und außer- dem zu einem deutlich effektiveren und schonenderen Auf- schmelzprozess beiträgt. Zum einen wird durch die Nuten eine Erhöhung der wärme- übertragenden Fläche des Zylinders erreicht und zum anderen ein sogenanntes disperses Aufschmelzen („Eiswürfeleffekt“) initiiert ( Bild 5 ). Die bei einer Barriereschnecke sonst übliche, strikte Trennung von Feststoff und Schmelze wird durch die Zylindernuten da- durch aufgehoben, dass über den abgesetzten Barrieresteg im Bereich der Nuten nun Feststoff portionsweise in den Schmel- zekanal transportiert wird. Hierdurch entsteht im Schmelzeka- nal ein sehr homogenes Feststoff-Schmelze-Gemisch und die wärmeübertragende Fläche zwischen dem aufzuschmelzen- dem Feststoff und dem heißen, bereits aufgeschmolzenem Ma- terial wird maximiert. Dies führt zu einem sehr schonenden Aufschmelzen des restlichen Feststoffs bei gleichzeitiger Ab- kühlung der Schmelze, wodurch die resultierende Schmelze- temperatur sehr gering gehalten werden kann. Das nachfolgende Bild 6 zeigt exemplarische Prozessdaten ei- ner 75mm solEX NG Verfahrenseinheit im Vergleich zu einer herkömmlichen Einheit mit glattem Zylinder. Das links darge- stellte Diagramm verdeutlicht den zuvor angesprochenen Ef- fekt bezüglich der Schmelzetemperaturreduzierung. Gegen- über der herkömmlichen Einheit nimmt die bei der Nutenzylin- Bild 4: Verfahrenseinheit solEX NG mit Nutenzylinder und Nutbuchse im Schnitt (links) sowie axiales Druckprofil über der Schneckenlänge für einen glatten bzw. genuteten Zylinder (rechts) Bild 5: Vergleich Aufmelzprozess in einer Barriereschnecke mit glattem bzw. genutetem Zylinder 26 Rohrextrusion – Ein Erfahrungsbericht Extrusion 3/2019