Extrusion 5-2020

gesenkt werden. Sollen beispielsweise Schmelzekühler in klei- nen Laboranlagen möglichst flexibel eingesetzt werden, emp- fiehlt es sich, den Schmelzekühler modular auszuführen, um darüber sowohl den vom Schmelzekühler erzeugten Gegen- druck als auch die Kühlleistung den speziellen Erfordernissen des jeweils geplanten Versuchs anpassen zu können. Generativ hergestellte Schmelzekühler können je nach Anforderungen aus normalem Werkzeugstahl oder aber aus korrosionsfestem Edelstahl gefertigt werden. Auch beim Kühlmedium steht es dem Anwender frei, sich für Luft, Wasser oder ein Thermoöl zu entscheiden, oder je nach Anwendungsfall auch das Temperier- mittel zu wechseln. Es wurde ein erster Schmelzekühler für eine kleine Laboranlage konzipiert. Bild 2 zeigt den Schmelzekühler angeflanscht an den Extruder. Erste Labortests wurden mit SABIC LDPE 1905UO durchgeführt. In einem Nullversuch wurde lediglich der Schmel- zekühler an den Extruder angeflanscht und auf 115 °C tempe- riert. Dabei ergab sich im stationären Zustand bei einem Durchsatz von 8,0 kg/h eine Schmelzeaustrittstemperatur von 115 °C und ein Druckabfall von 3,5 N/mm 2 (35 bar). Durch Temperierung des Kühlers mit einer Temperiermitteltemperatur von 97°C konnte die Schmelze auf 107,5 °C abgekühlt wer- den, wobei der Druck auf 3,9 N/mm 2 (39 bar) anstieg. Mit an- geflanschter Düse (siehe Bild 4 ), die nach dem Aufheizen, das zum Anfahren erforderlich war, weder aktiv beheizt noch ge- kühlt wurde, ergab sich bei sonst unveränderten Versuchsbe- dingungen im stationären Zustand eine an der Außenoberflä- che gemessene Düsentemperatur von 96°C und eine Schmel- zeaustrittstemparatur von 110°C sowie ein Druckabfall von 8,3 N/mm 2 (83 bar). Nach Ermittlung dieser Daten wurde an den Schmelzemischer eine ebenfalls im SLM-Verfahren hergestellte Labordüse ange- flanscht, die aus drei Teilen besteht, der eigentlichen Düse, ei- nem Flexlippenvorsatz und zwei Kalibrierflügeln, mit einem bei laufendem Versuch stufenlos veränderbaren Kalibrierwinkel ( Bild 3 ). In einem ersten Schritt wurde lediglich die Düse ange- flanscht, die am Düsenmund eine Fließkanalspalthöhe von 7 mm besitzt. Um dennoch den zum Schäumen erforderlichen hohen Fließwiderstand zu gewährleisten, wurde am Ende des Fließkanals ein spezielles hexagonales Gitter eingebaut ( Bild 4 ). Damit konnte bestätigt werden, dass prinzipiell mit einer Düse, die eine geeignete Fließkanalgestaltung besitzt, auch dickere Schäume direkt im Extrusionsverfahren hergestellt werden kön- nen ( Bild 5 ). Die ersten Versuche haben bestätigt, dass im adaptiven Ferti- gungsverfahren Schmelzekühler hergestellt werden können, die ganz spezifisch für die jeweils vorgesehene Anwendung op- timiert sind. Mit dem gefertigten Kühler konnte die Schmelze effektiv abgekühlt werden, wobei der dabei erzeugte Fließwi- derstand in einem akzeptablen Rahmen blieb. Es konnte ge- zeigt werden, dass es möglich ist selbst für kleine Laboranlagen einen Kühler zu konzipieren, der eine gute spezifische Kühlleis- tung besitzt und mit dem auch eine gute Homogenität der Schmelzetemperatur erreicht werden kann. Da der Kühler aus einem Stück gefertigt ist und somit weder Löt- noch Schweiß- verbindungen besitzt, besteht auch keine Gefahr, dass im Be- trieb Leckagen auftreten können. 44 Temperiertechnik Extrusion 5/2020 Bild 5: Durch die spezielle Gestaltung des Fließkanals am Ende der Düse lassen sich in der Extrusion auch Schäume mit einer größeren Dicke herstellen Dr.-Ing. Heinz Groß Kunststoff-Verfahrenstechnik Ringstr. 137, 64380 Roßdorf, Deutschland www.gross-k.de