Volumenwunder bei Entgasungsprozessen

Entgasungs-Reaktions-Modul für Planetwalzenextruder

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17.05.2018 Große freie Prozessoberflächen und ebenso großzügig dimensionierte Strömungsquerschnitte sind bei Entgasungsprozessen entscheidend. Mit dem Entgasungs-Reaktions-Modul Ermo kann bei nahezu gleicher Baugröße das Prozessraumvolumen in Planetwalzenextrudern deutlich vergrößert werden.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Planetwalzenextruder werden dort eingesetzt, wo zu extrudierende Materialien wiederholt und möglichst schonend in dünnen Schichten ausgewalzt und exakte Temperaturen im Prozess eingehalten werden sollen.
  • Insbesondere bei Entgasungsanwendungen sind große Prozessoberflächen bei einem möglichst großen Strömungsquerschnitt wichtig.
  • Das beschriebene Entgasungs-Reaktions-Modul kann das Prozess- und Luftvolumen deutlich erhöhen und Materialien damit effektiv extrudieren und entgasen.

Wenn in Planetwalzenextrudern Polymere, Elastomere, Klebstoffe, aber auch Lebensmittel und andere extrudierbare Materialien verarbeitet werden, entstehen als flüchtige Bestandteile vermehrt Gase. Um diese im kontinuierlichen Aufbereitungsprozess aus dem System abzuführen, können Entgasungsmodule eingesetzt und damit die Leistung und Anwendungsvielfalt von Planetwalzenextrudern weiter gesteigert werden.

Entgasungsmodul ersetzt den Standard-Walzenzylinder

Das neue Bauteil ergänzt das modulare Baukastensystem des Herstellers und bietet ein deutlich vergrößertes Prozessraumvolumen im Vergleich zum Standard-Walzenzylinder der jeweils gleichen Baugröße. Das Entgasungsmodul kann an jeder beliebigen Stelle des Verfahrensteils als Ersatz eines Standard-Walzenzylinders installiert werden. Die Standard-Planetspindeln werden durch die größeren Planetspindeln ersetzt, und die vor- und nachgeschalteten Zwischenringe werden durch entsprechend angepasste Zwischenringe ausgetauscht. Aufgrund des etwas größeren Außendurchmessers des Ermo-Zylinders wird auch der Wärmeschutzmantel ersetzt. Die ursprüngliche Zentralspindel bleibt erhalten, und auch weitere Umbauten des bestehenden Extruders sind nicht notwendig.

Wie alle anderen Bestandteile des modularen Systems, können je nach Prozessanforderung auch mehrere Entgasungsmodule hintereinander oder an einzelnen Positionen eines Verfahrensteils eingesetzt werden. Die Module können zudem ergänzt werden, beispielsweise durch Sidefeeder oder zusätzliche Einspritz- und Entgasungsöffnungen.

Auch Aerosole können verwendet werden

Das Ermo ist mit allen Extruder-Baugrößen des Anbieters kompatibel und eignet sich ebenso als Planeten-Einzugszylinder (PEZ). Hierbei lassen sich auch Füllstoffe mit besonders niedriger Schüttdichte, wie beispielsweise Aerosole mit einer Schüttdichte <0,1 kg/m³, nutzen. Das Modul bietet die hierfür benötigten, größtmöglichen freien Querschnitte. Das gilt auch, wenn Materialien über einen seitlich angeschlossenen Side­feeder zugeführt werden.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel sind Prozesse aus dem Bereich der Reaktiv-Extrusion, für eine verlängerte Verweildauer der Schmelze oder wenn eine Vergrößerung der Reaktionsoberfläche oder des Prozessvolumens in einem Walzenzylindermodul notwendig sind. Um die Reaktionsoberfläche oder das Prozessvolumen des Entgasungsmoduls noch weiter zu beeinflussen, können Anzahl und Typ der Planetspindeln beliebig variiert und so den spezifischen Erfordernissen des jeweiligen Prozesses angepasst werden. Das Materialdruck- und Stauverhalten des Extrudats kann zusätzlich mit einer Veränderung des Innendurchmessers des nachgeschalteten Zwischenrings variiert werden.

Mehr Volumen durch weniger Planetspindeln

Damit Materialien während des Extrusionsprozesses gut ausdampfen bzw. entgasen können, sind eine große Materialoberfläche und ein ausreichend großer Luftraum entscheidend. Wird das Modul mit nur wenigen Planetspindeln bestückt, können die Räume zwischen den einzelnen Planetspindeln vergrößert und dadurch das Prozessvolumen zusätzlich erweitert werden. Gleichzeitig entstehen große Lufträume, wodurch auch hochviskose Massen sehr effektiv entgast werden können.

Mit einer großen Anzahl Planetspindeln und/oder wenn der Innendurchmesser des nachgeschalteten Zwischenringes reduziert wird, erhöht sich der Materialdruck vor dem Zwischenring, und das Dispergierverhalten des Extrudates wird erheblich beeinflusst. Die Schmelze wird intensiver friktioniert, wodurch zusätzliche Prozesswärme entsteht und die Schmelze intensiver durchmischt wird.

Fazit: Im variabel positionierbaren Entgasungs-Reaktions-Modul werden Materialien besonders stark ausgewalzt. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche des Ex­trudats, Prozess- und Luftvolumen erweitern sich. Mit dem Ermo ergänzte Planetwalzenextruder des Anbieters können somit – bei zusätzlich exakter Temperaturführung – unterschiedlichste Materialien effektiv extrudieren und entgasen.

Achema 2018 Halle 4.0 – B8

Über den Autor

Harald Rust, Firmengründer von Entex
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