September 2011
| von Thomas Malzahn, Marketingleiter Entex
  • Mit der Entwicklung kontinuierlicher Aufbereitungsverfahren in der PVC-Kalander-Industrie verbesserte sich die Produktqualität entscheidend. Heute ist der Planetwalzenextruder nicht länger das klassische Aufbereitungsaggregat für die PVC-Industrie, sondern deckt die gesamte Bandbreite der Aufbereitungs- und Reaktionstechnologie ab.
  • Durch Einführung der Druckwassertemperierung und verbesserte Kühlkanäle, die eine produktnahe Temperaturführung erlauben, fand das System zunehmend in anderen Anwendungsgebieten Akzeptanz. Der Planetwalzenextruder wird in der Kunststoff-, Farben-, Lebensmittelindustrie, in der chemischen und pharmazeutischen Industrie sowie für Sonderanwendungen wie zur Klärschlammaufbereitung eingesetzt.

Aufgrund der Druckwassertemperierung und der deutlich verbesserten Konstruktion der Kühlkanäle, die eine produktnahe Temperaturführung erlaubt und auf diese Weise  den Wärmeübergang entscheidend beeinflusst haben, fand dieses System allmählich auch in anderen Anwendungsgebieten Akzeptanz. Heute ist der Planetwalzenextruder nicht länger lediglich das klassische Aufbereitungsaggregat für die PVC-Industrie, sondern deckt die gesamte Bandbreite der Aufbereitungs- und Reaktionstechnologie ab. Der Planetwalzenextruder wird eingesetzt in der

  • Kunststoffindustrie: PVC-Rezepturen, ABS, TPO, TPU, gefüllte Polyolefine, Prepex, Kautschukverarbeitung, Elastomerkleber;
  • Farbenindustrie: Epoxid-, Polyester-, Acryl- und ähnliche Lacke;
  • chemischen Industrie: Mischungen mit endothermen und exothermen Reaktionen;
  • Lebensmittelindustrie: alle thermisch empfindlichen Rezepturen, Kakao-Zucker-Dispersionen, Eiscreme, Spezialmalze;
  • pharmazeutischen Industrie: Granulierung hydrophober und lipophiler Wirkstoffe.

Exakte Temperaturführung
Das Kernstück des Planetwalzenextruders ist ein Planetengetriebe mit extremer Verzahnungsbreite und einer 45°- Drallverzahnung. Bei Drehung der Zentralspindel wälzen sich die Planetspindeln auf der Zentralspindel und dem innenverzahnten Walzenzylinder ab und laufen planetenartig um. Bei diesem Vorgang wird das Material erfasst, durch das Eintauchen der Spindelzähne in die korrespondierenden Zahnlücken zu dünnen Schichten ausgewalzt und mit Hilfe der Drallverzahnung nach vorne transportiert. Durch diese wiederholte Dünnschichtauswalzung wird eine exakte Temperaturführung über den gesamten Aufbereitungsprozess ermöglicht.
Durch die Fertigung der Zylinderbuchsen mittels Tiefenerodierung können Zylinderbuchsen mit einer Länge von bis zu 1.500  mm hergestellt werden. Dieses Fertigungsverfahren hat diverse Vorteile gegenüber der herkömmlichen Herstellung, wie Ziehen, Wirbeln oder Schleifen: zum einen eine exakte Geometrie der Evolventenverzahnung auch in gehärtetem Material, zum anderen eine minimale Wanddicke der Zylinderbuchse. Speziell diese Wanddickenminimierung zusammen mit der wiederholten Dünnschichtauswalzung ermöglichen eine exakte und schonende Materialaufbereitung aller Aufbereitungsextruder. Hierdurch lassen sich mit diesem System selbst Materialmischungen mit hohen Viskositätsunterschieden problemlos verarbeiten.

Gelungene Symbiose
Ein weiterer Entwicklungsschritt des Planetwalzenextruders ist die modulare Bauweise. Hier werden mehrere Walzenzylinder – maximal acht Module – aneinander gekoppelt und somit der Verfahrensweg vervielfacht. So hat der Planetwalzenextruder die Grenzen der herkömmlichen Aufbereitungsextruder, wie beispielsweise  Ein- oder Doppelschneckenextruder, überschritten. Der Planetwalzenextruder stellt aus diesem Grund  auch heute eine Symbiose aus Thermodynamik und Gestaltfestigkeit dar. Extrem dünne Wanddicken, die Möglichkeit der Druck- und Temperaturmessung, Einspritzen von viskosen Komponenten und der Entgasung zwischen den Modulen eröffnen neue Möglichkeiten in der Aufbereitungstechnologie. Durch variableGestaltung der Planeten und den Einsatz von Misch- und Scherringen werden Dispergierungen gezielt gesteuert.
Bei der Entwicklung der Radialgranulierung wurden die spezifischen Vorteile des Systems Planetwalzenextruder genutzt und somit eine Direktgranulierung des Materials im Heißabschlag ermöglicht. Aufgrund des minimal möglichen L/D-Verhältnisses lassen sich Materialien granulieren, die bisher nicht zu granulieren waren. Lochscheibenbedingte Energiedissipationen in das Material werden hier weitestgehend ausgeschlossen. Auch lassen sich durch die radiale Anordnung der Bohrungen in der Lochbuchse erheblich mehr Bohrungen einbringen als bei konventionellen Lochscheiben. Basierend hierauf ist auch die Radialgranulierung mit Schlitzbuchse entwickelt worden. Diese Variante wird mittlerweile erfolgreich zur Kalanderbeschickung eingesetzt. Die üblichen Lochbohrungen werden hierbei durch Längsschlitze ersetzt. Die austretenden Materialschnitzel sind formbedingt zur Kalanderbeschickung geeignet. Durch das sehr gute Oberflächen/Volumen-Verhältnis der Schnitzel entsteht nur eine minimale Abkühlung während des Beschickens, sodass eine problemlose Weiterverarbeitung im Kalander gewährleistet ist.

Ganz neue Einsatzgebiete
Die Zukunft des Planetwalzenextruders liegt nicht länger nur bei der klassischen PVC-Aufbereitung, sondern mehr und mehr in der chemischen Reaktionstechnologie, Aufbereiten von Elastomerklebern oder Aufbereiten von Prepex für die Verbundwerkstoffindustrie. Die hierfür notwendigen Extrusionsanlagen werden auch nicht länger nur in horizontaler Bauweise gefertigt. Heute sind Planetwalzenextruder als Vertikal-Extruder im Einsatz. Darüber hinaus ist der Einsatz in der Lebensmittelindustrie immer mehr gefragt. Speziell für Backwaren, Milchprodukte, Kakao-Zucker-Dispersionen und Stärke eröffnen sich hier bislang unbekannte Möglichkeiten. Durch neu entwickelte Rezepturen wird daher auch der Bedarf an hochleistungsfähigen Aufbereitungsextrudern steigen.

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