Extrusion 8-2018

lässt sich eine Verstellung der luftführen- den Membran realisieren. Versuchsvorbereitung Nach der Fertigung des beschriebenen Prototyps erfolgt dessen Inbetriebnahme an einer Blasfolienextrusionsanlage im Technikum des IKV. Die Extrusionsanlage besteht aus zwei 45 mm (Extruder A und Extruder C, L/D = 24) und einem 35 mm (Extruder B, L/D = 20) Einschneckenex- truder der Firma Kuhne Anlagenbau GmbH, St. Augustin vom Typ KFB 45/600. Die verwendeten Schnecken sind 3-Zonen-Schnecken mit Scher- und Mischelementen. Die Dosierung erfolgt bei allen Extrudern über eine gravimetri- sche Dosiereinheit der Firma PlastControl GmbH, Remscheid [Lor16, Sch15]. Die Schmelze wird von den Extrudern in ei- nen radialen Wendelverteiler gefördert. Die Austrittsdüse besitzt einen Durch- messer von d Düse = 80 mm mit einem Austrittsspalt d Spalt = 1,5 mm und einer Bügelzonenlänge L Bügel = 8 mm. Für eine Beurteilung der Effizienz des entwickelten Systems wird in einem ers- 37 Extrusion 8/2018 Bild 2: Blasendurchmesser bei unterschied- lichen Abständen zum Werkzeug- austritt Vielzahl verschiedener Prozesszustände werden die minimalen und maximalen Werte des Blasendurchmessers in Ab- hängigkeit der Höhe oberhalb der Werk- zeugdüse bestimmt. Die ermittelten Bla- sengeometrien dienen als Minimal- bzw. Maximalwerte für den Bereich, den die Verstellbarkeit der Luftführungselemente des adaptiven Kühlrings aufweisen muss. Der Blasendurchmesser wird für alle Ver- suchspunkte in regelmäßigen Abständen zum Werkzeugaustritt gemessen. zeigt die Blasendurchmesser in Abhän- gigkeit unterschiedlicher Abstände vom Düsenaustritt. Anhand der maximalen und minimalen Blasengeometrien wird ein Prototyp eines verstellbaren Luftfüh- rungssystems entwickelt, der eine luft- führende und verstellbare Membran auf- nehmen kann. Prototypentwicklung Um den Spalt zwischen Folienblase und dem Luftführungssystem gering zu hal- ten, wird ein flexibles Material als Mem- bran benötigt. Gleichzeitig muss das Ma- terial eine Mindeststeifigkeit vorweisen, sodass es nicht durch den Druck der Luftströmung verformt wird. zeigt die Konzeptskizze des ausgewählten Sys- tems. Als luftführende Membran wird ein Sili- konschlauch verwendet, dessen Geome- trieänderung durch Druckschrauben er- folgt. Hierfür ist eine Schichtung von Rin- gen mit einer regelmäßigen kreisförmi- gen Anordnung von Gewinden notwen- dig. Durch die Gewinde werden Schrau- ben eingesetzt, auf denen aufsitzende Plättchen in Kontakt mit der luftführen- den flexiblen Membran stehen. Durch ein Ein- oder Ausdrehen der Schrauben ten Schritt eine Methodik für die Effi- zienzbewertung entwickelt: In ist die Frostlinienhöhe über verschiedene Massedurchsätze dargestellt. Es zeigt sich ein linearer Zusammenhang zwi- schen Massedurchsatz und Frostlinienhö- he. Die maximal zulässige Frostlinienhö- he ist allerdings durch den verwendeten Kunststoff bereits vor der Verarbeitung festgelegt. Bei einem PE-LD entspricht die Frostlinienhöhe in etwa 5-mal dem Werkzeugdurchmesser. Eine weitere Steigerung ist aufgrund von Blaseninsta- bilitäten meist nicht möglich, sodass die Frostlinie einen begrenzenden Faktor in der Produktion darstellt. Ist wie in eine maximale Frostlinienhöhe definiert (rote Linie), so limitiert diese den maxi- mal erreichbaren Massedurchsatz und somit die Produktivität einer Extrusions- anlage. Jedoch lässt sich die Produktivität durch einen verbesserten Wärmeentzug erhö- hen, welcher mit der Temperaturdiffe- renz zwischen der Schmelzetemperatur am Werkzeugaustritt und der Folientem- peratur bei einem konstanten Abstand über dem Werkzeugaustritt korreliert. Durch einen erhöhten Wärmeentzug kann die Frostlinienhöhe bei konstantem Massedurchsatz reduziert werden (1. Pfeil), sodass in einem weiteren Schritt der Massedurchsatz solange gesteigert werden kann bis die vorgegebene Frostli- nie wieder erreicht wird (2. Pfeil). Somit korreliert die Höhe des Wärmeentzugs und somit die Temperatur bei konstanter Höhe über dem Werkzeugaustritt mit dem Massedurchsatz bzw. der Effizienz der Extrusionsanlage. Dabei gilt: Je nied- riger die Folientemperatur bei konstanter Höhe über dem Werkzeugaustritt, desto höher die Anlageneffizienz. Als Kenn- Bild 3: Konzept- skizze des adaptiven Kamins