Kunststoffe

Entwicklung eines Konzepts zur Auslegung von energetisch optimierten Plastifiziereinheiten

Im Zuge des Vorhabens optimieren die Projektpartner zwei Einschneckenextruder zur Kunststoffherstellung und vergleichen diese bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit und ihres Energieverbrauches mit den beiden ursprünglichen Schneckenextrudern. Je nach Typ, Bauweise und eingesetztem Kunststoffmaterial erzielen die optimierten Schnecken Energieeinsparungen von 25-47 %. 

 

Zusammenfassung

Kunststoffe liegen in ihrer ursprünglichen Form als Pulver oder Granulat vor. Werden sie über ihre Schmelztemperatur erhitzt, bildet sich eine dickflüssige Masse, die dann unter hohem Druck und hoher Temperatur aus einer formgebenden Öffnung herausgepresst wird. Eine geeignete Verarbeitungsmaschine ist z.B. der Einschneckenextruder, der jedoch je nach Bautyp sehr energieintensiv sein kann.

Ziel des Projektes ist daher die ökonomische und energetische Optimierung verschiedener Einschneckenextruder (Drei-Zonen-Schnecke mit Rautenmischteil, Scher- und Mischteil-Schnecke, optimierte Drei-Zonen-Schnecke, Barriere-Schnecke). Hier wird jeweils noch einmal zwischen Nutbuchsen- und Glattrohrextrudern unterschieden. Die untersuchten Materialien waren ein einfaches Polyethylen (PE) und ein lineares Polyethylen mit geringer Dichte (PE-LLD).

Ergebnisse:

  • Die höchste energetische Verbesserung wird mit der optimierten Drei-Zonen-Schnecke erreicht. Die Reduzierung des Energiebedarfs lag bei der Verarbeitung beider Materialien bei ca. 47 %, und mit dem Einsatz des Glattrohrextruders und mit der Nutbuchse bei ca. 35 % (PE-LLD) bzw. 25 % (PE).
  • Die optimierte Drei-Zonen-Schnecke ist für viele Materialien sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzahlen einsetzbar. Bei höheren Drehzahlen werden jedoch bessere Ergebnisse im Massedurchsatz und der spezifischen Antriebsleistung erzielt.
  • Die Drei-Zonen-Schnecke benötigt eine niedrigere spezifische Antriebsleistung als die Barriere-Schnecke.
  • Der Vergleich der beiden neuen Schnecken mit den beiden schon vorhandenen zeigt, dass bei gleichen Betriebsbedingungen erstere einen höheren spezifischen Massedurchsatz als letztere liefern.
  • Die beiden neuen Schnecken weisen einen geringeren Leistungsverbrauch auf als die zuvor untersuchten Schnecken.
  • Bei den beiden „Ausgangsschnecken“ ist keine energetische Optimierung zu erkennen. Aus energetischer Sicht schneidet jedoch die Scher- und Mischteil-Schnecke am schlechtesten von allen untersuchten Schnecken ab.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Entwicklung eines Konzepts zur Auslegung von energetisch optimierten Plastifiziereinheiten TV4

Projektnummer: 01RC0046

Projektzeitraum: 2001 - 2004

Projektort: Deutschland (Nordrhein-Westfalen)

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)