Untersuchung des Prozessverhaltens neuartiger Einzugszonen-Konzepte für Kautschukextruder

In der Arbeit werden zwei Extruderkonzepte untersucht, die in der Einzugszone einen hohen Druckaufbau realisieren sollen, um ein Scherteil in der Einzugszone überströmen zu können. Mit Hilfe des Scherteils soll der Kautschuk bereits in der Einzugszone frühzeitig erwärmt werden. Durch die frühzeitige Erwärmung wird der kalte Kern bereits in der Einzugszone abgebaut oder dessen Bildung sogar vermieden. Dadurch können Mischungen mit einer sehr hohen Viskosität mittels Kaltfütterextrusion wirtschaftlich verarbeitet werden. Das erste untersuchte Extruderkonzept verfügt ähnlich wie in der Thermoplastverarbeitung über eine axialgenutete Einzugszone. Der Fokus der Untersuchungen liegt auf einer grundsätzlichen Ermittlung der Einflüsse von Prozess- und Geometrieparametern auf das Druckaufbauvermögen in der Einzugszone und den Massedurchsatz im Vergleich zu einer konventionellen, ungenuteten Einzugszone. In den Untersuchungen wird gezeigt, dass das Prinzip der Nutbuchse bei sehr niedrigen Drehzahlen zur Wirkung kommt. Die möglichen Betriebspunkte sind jedoch unwirtschaftlich gegenüber konventionellen Anlagen. Weiterhin wird mit gleicher Zielsetzung eine verfahrenstechnische Auslegung eines Extruders mit einer gegenläufigen Doppelschnecken-Einzugszone durchgeführt. Im Fokus stehen dabei Simulationsrechnungen zum thermischen Verhalten, zur Leistungs- und Drehmomentabschätzung sowie zur Quantifizierung der Einflüsse der Geometrie- und Prozessparameter. Die Eignung der Methode wird gezeigt und Einflüsse auf die Temperatur und den Energieeintrag dargelegt.