Die Tagung am 17. und 18. Mai 2022 in Würzburg richtet sich an Extruderbauer, Compoundeure und Verarbeiter, die sich mit der Auswahl und Auslegung von elektrischen Antrieben und Getrieben befassen. Auch Wartung und Instandhaltung sind Themen.

Die Fachtagung „Antriebskonzepte für Ein- und Doppelschneckenextruder“ findet vom 17. bis 18. Mai in Würzburg statt.

Extrusion

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Extruder

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Extrusionsanlagen

Compoundieren

Kunststoff-Aufbereitung

Antriebskonzepte für Ein- und Doppelschneckenextruder

Die Hochschule Bochum legt am Beispiel eines Planetwalzenextruders dar, wie Maschinendaten die auf Erfahrung beruhende gelebte Praxis ergänzen können.

Bild 1. Der Planetwalzenextruder von Entex plastifiziert Materialien mittels Extrusion. Hierzu werden Substanzen in Granulatform unter Einwirkung von hohem Druck und exakter Temperierung durch ein formgebendes Mundstück in beliebiger Menge gepresst [3].

Die Hochschule Bochum legt dar, wie Maschinendaten die gelebte Praxis, die auf Erfahrung beruht, ergänzen können.

Reduzierung von Einlaufverlusten im Extrusionsprozess

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Datenanalyse

Effizient mithilfe von Echtzeit-Analysen

Auf der K 2022 zeigen sind die Themen Recycling, Nachhaltigkeit und Effizienz als technologische Treiber der Kunststoffbranche. Arburg, Coperion und KraussMaffei erklären ihre Umsetzung der Themen im Video.

16:9

Kunststoffe.TV berichtet von der K 2022 | Nachhaltigkeit & Recycling | Messeneuheiten von Coperion✓ Arburg✓ KraussMaffei✓ | ➤ Jetzt Videobeitrag ansehen!

Redaktionelle Kurzvideos von der K 2022

Automatisierungszellen

Automatisierungstechnik

Spritzgießen

Compound

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe.de

Spritzgießmaschinen, allgemein

Spritzgießmaschinen

Automatisierungskomponenten

Fertigungsautomation

Extrusions-Zubehör

Prozessautomation

Komplette Kreisläufe und Digitalisierung für eine nachhaltigere Kunststoffverarbeitung

Die Partnerschaft wächst: Brückner Maschinenbau bestellt über 45 Doppelschneckenextruder.

Brückner setzt bei Ihren Anlagen zur Herstellung von Batterie-Separator-, BO-PP und BO-PET Folie im großen Rahmen auf Leistritz Doppelschneckenextruder.

Unternehmen

Leistritz erhält Großauftrag

Zambello ist Hersteller von Getrieben für Extruder und Spritzgießmaschinen. Kunststoffe recherchierte beim Vor-Ort-Besuch, was ein gutes Getriebe ausmacht.

Alex Zambello mit XXL-Getrieben für Spritzgießmaschinen mit hoher Schließkraft .

Vor-Ort-Reportage: Zambello fertigt präzise Kraftpakete für die richtige Drehzahl

Getriebe für Extrusion und Spritzgießen

Länderspecial Italien

Schröder, Susanne

kunststoffe-international.com

Präzise Kraftpakete für die richtige Drehzahl

Wafo nutzt für seine Extruderschnecken und -zylinder ein vielfältiges Arsenal an Verschleißschutzmaßnahmen. Eine Beschichtungslösung kommt dabei besonders oft zum Einsatz: Balinit Croma Plus von Oerlikon Balzers.

Die wie ein Regenbogen schillernde PVD-Beschichtung Balinit Croma Plus von Oerlikon Balzers ist extrem hart, glatt und schützt solche Extruderschnecken sehr gut vor Abrasion, Kratzern und Belagsbildung.

Beschichtungen

Oberflächentechnik

Chemisches Bearbeiten (Auftragen)

Schnecken und Zylinder

Im Schneckentempo schleicht nur der Verschleiß

Der Aufschmelzvorgang in Einschneckenextrudern ist entscheidend für die Prozessgestaltung, aber seine Vorhersage ist schwierig. Auf der Suche nach geeigneten Methoden.

Messgeräte für Partikel

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Materialcharakterisierung

Software

Simulation

Vorhersage des Aufschmelzvorgangs von Kunststoffen in partikelbeladenen Strömungen mittels CFD-DEM

Die KraussMaffei Berstorff GmbH, Hannover, erweitert das Segment für komplette Compoundieranlagen um die Variante ModulPlus. Mit diesem Anlagenkonzept lassen sich laut Maschinenhersteller rund zwei Monate Fertigungszeit einsparen und die Kosten für den Stahlbau seien um bis zu 20% reduzierbar. Vier dieser Anlagen sind bereits verkauft, unter anderem nach Dänemark und China. 

Schnelle Fertigung von Compoundieranlagen 

Kunststoffverarbeitung

Anlagenkonzept ModulPlus 

Drehmomentdichte und spezifisches freies Volumen sind die beiden Kennzahlen, die zur Bewertung der Leistungsfähigkeit eines Zweischneckenextruders üblicherweise herangezogen werden. Zu einem optimal ausgelegten Compounder gehören darüber hinaus viele Details, die für eine hohe Wirtschaftlichkeit bei energieeffizienter Arbeitsweise und für eine herausragende Zuverlässigkeit sorgen. 

Hohe Wirtschaftlichkeit durch Optimierung der Drehmomentdichte und  des freien Volumens 

Zukunftsfähige Compoundierextruder 

Die Einsatzbedingungen bei Extrudern stellen höchste Anforderungen an Sicherheitskupplungen, die von Standardbaureihen meist nur unzureichend erfüllt werden können. Maßgeschneiderte Lösungen sorgen hier für sicheren und zuverlässigen Schutz im Überlastfall. So lassen sich teure Schäden und Produktionsausfall verhindern. 

Sicherheitskupplungen schützen Extruder vor Überlastschäden  

Definiert und zuverlässig ausrasten  

Weiterentwicklungen im Bereich des Recyclings dominieren das Bild der Maschinen- und Anlagenbauer auf der diesjährigen Fakuma. Dabei stehen Detaillösungen im Fokus, die das Recycling effizienter und ökonomischer gestalten. 

Vom Extruder zum Aufbereiten und Wiederaufbereiten bis zum Thermoformen 

Warmformen / Thermoformen

Aufbereitungsmaschinen

Schmelzefilter

Kunststoff-Recycling

Druck- / Kraftsensoren

Recyclingtechnologie gewinnt  an Bedeutung  

Am 4. und 5. November 2014 kamen über 100 Teilnehmer aus 18 Ländern für den Compounding-Workshop von Leistritz nach Nürnberg. In Vorträgen und Live-Vorführungen wurden viele aktuelle und wichtige Themen der Branche behandelt.  

Leistritz Compounding XXperience 

Karriere

Workshop mit Weltrekord 

Die Zugabe von Calciumcarbonat in den Blasfolienprozess ist der effektivste Weg, die Produktivität und Ausstoßleistung zu steigern sowie die mechanischen Eigenschaften der Folie zu verbessern. Mit einer neu entwickelten Technologie ist es nun möglich, auch pulverförmiges CaCO3 direkt hinzuzudosieren.  

Direkte Extrusion mit mineralischen Zuschlagsstoffen  

Blasfolienextrusion

Flachfolien- und Plattenextrusion

Calciumcarbonat veredelt Blasfolien 

Für die neue Baureihe Mc 11 der STS (standard twin screw)-Doppelschnecken-Extruder hat die Coperion GmbH , Stuttgart, das Drehmoment von 10 auf 11,3 Nm/cm 3 erhöht. Bei der Compoundierung mit hohem Energieeintrag ermöglicht diese Baureihe durch den höheren Füllgrad der Schneckengänge laut Hersteller einen um bis zu 27% höheren Durchsatz bei reduzierter Schmelztemperatur. Diese Baureihe fällt erstmals unter das Coperion ZSK MEGAcompounder-Verfahrenspatent.

Doppelschneckenextruder STS Mc11 

Antriebe

Getriebe

Höheres Drehmoment und hochwertige Getriebe 

Kürzlich wurde im Mittleren Osten die erste Anlage zur Fertigung von Mehrschichtrohren mit einem Durchmesser von bis zu 1200 mm in Betrieb genommen. Die Produktionslinie ist nicht nur die erste ihrer Art im Mittleren Osten, sondern stellt aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften und einer Durchsatzleistung von bis zu 2000 kg/h für den gesamten Bereich der Produktion von Kunststoffrohren eine Besonderheit dar.  

Coextrusion hochfester Rohre aus PE-RC-Materialien für extreme Anforderungen 

Polyethylen

Rohr- und Profilextrusion

Kunststoff-Rohre

Auf Steinen gebettet 

Der gegenläufige Doppelschneckenextruder

Heutzutage nicht mehr wegzudenken aus der PVC-Verarbeitung

Definition, Anwendung und Vorteile des gegenläufigen Doppelschneckenextruders.

Für viele Anwendungen in der Kunststoffverarbeitung wird das Material zu Beginn des Prozesses in einem Extruder aufbereitet. Dabei wird der Rohstoff durch einen Trichter eingefüllt, eine sich drehende Schnecke mischt das Material und befördert es bis zum Ende des Zylinders. Je nach Anwendung kommen verschiedene Extruderarten zum Einsatz. Dieser Artikel beschreibt den gegenläufigen Doppelschneckenextruder.

Was ist ein gegenläufiger Doppelschneckenextruder?

Die Schnecke ist das Herzstück einer Extrusionsanlage. Sie ähnelt in ihrem Aussehen einer überdimensionalen großen Schraube und wird von einem Zylinder umgeben. Es gibt Extrusionsanlagen, die für eine Schnecke ausgelegt sind. Arbeiten zwei Schnecken in einem achtförmigen Zylinder nebeneinander, handelt es sich um einen Doppelschneckenextruder. Beim Doppelschneckenextruder, der gegenläufig ist, rotieren diese Schnecken in entgegengesetzter Drehrichtung.

Gegenläufige Doppelschneckenextruder gibt es in zwei Ausführungen: der parallelen und der konischen Bauart. Bei der parallelen Bauart ist der Schneckendurchmesser über der gesamten Länge der Verfahrenseinheit konstant. Konische Extruder verringern dagegen den Schneckenaußendurchmesser und den Schneckenabstand von der Einzugszone zur Austragszone stetig.

Wie arbeitet ein gegenläufiger Doppelschneckenextruder?

Als Extrudieren bezeichnet man die kontinuierliche Fertigung eines Profils, Rohres oder einer Folie in einer Extrusionsanlage. Vereinfacht beschrieben, funktioniert ein Extruder wie ein Fleischwolf oder wie die Herstellung von Spritzgebäck: Durch einen Trichter wird Material zugeführt und durch eine sich drehende Schnecke (z.B. einen gegenläufigen Doppelschneckenextruder) weiterbefördert. Zu den gängigsten Extrusionsverfahren zählen die Rohr- und Profilextrusion, die Flachfolienextrusion und die Blasfolienextrusion.

Das klassische Extrusionsverfahren kann grob in drei Schritte unterteilt werden:

<ul><li>Schritt 1: Materialzuführung durch den Trichter</li><li>Schritt 2: Schmelzen und Fördern im Zylinder (hier spielen die unterschiedlichen Extruderarten ihre Besonderheiten aus)</li><li>Schritt 3: Extrusionswerkzeug, Kühlung und Abzug</li></ul>

Der folgenden Text beschreibt Schritt 2 ausführlicher.

Bauarten des gegenläufigen Doppelschneckenextruders

Bei den gegenläufigen Doppelschneckenextrudern unterscheidet man zwischen der Bauart parallel und konisch. Die parallele Bauart des gegenläufigen Doppelschneckenextruders zeichnet sich durch einen konstanten Achsabstand, eine konstante Gangtiefe und einen konstanten Schneckeninnen- und -außendurchmesser über der gesamten Länge der Verfahrenseinheit aus. Parallele gegenläufige Doppelschneckenextruder werden heutzutage hauptsächlich im mittleren bis hohen Leistungsbereich und als Granulieraggregate verwendet. Bei konischen Maschinen verringern sich der Schneckenaußendurchmesser und der Achsabstand der Schnecken von der Einzugszone zur Austragszone stetig, sodass die Gangtiefe konstant bleibt.

Neben dieser sogenannten einfach konischen Bauform gibt es noch abgewandelte Varianten des gegenläufigen Doppelschneckenextruders. Das doppel-konische oder super-konische Prinzip eines gegenläufigen Doppelschneckenextruders besitzt eine kontinuierlich abnehmende Gangtiefe vom Trichter zur Spitze, d. h. das Maß des Schneckenaußendurchmessers wird stärker reduziert als das des Schneckeninnendurchmessers. Dadurch erfährt das Material eine intensivere Verdichtung. Durch die geringe Gangtiefe in der Austragszone ist der Druckaufbau oft nicht ausreichend, sodass bei der PVC-Extrusion meist einfach konische Systeme eingesetzt werden.

Das aktiv-konische Konzept, das auch negativ-konisch genannt wird, erhöht die Gangtiefe von der Einzugszone zur Schneckenspitze. In der Regel wird bei diesen Bauarten des gegenläufigen Doppelschneckenextruders der Schneckenaußendurchmesser an der Schneckenspitze als Baugrößenkennzeichnung herangezogen. Man spricht hier vom Nenndurchmesser.

Die konischen Maschinen setzt man oft als Coextruder oder bei Anwendungen mit kleiner bis mittlerer Ausstoßleistung ein [4, 5].

Merkmale der Maschinenkonzepte (als 2 spaltige Tabelle)

<tr><td>parallele Bauart</td><td>konische Bauart</td></tr><tr><td>breiteres Angebot von Schneckendurchmessern</td><td>kompakte Bauart ist möglich</td></tr><tr><td>flexiblere Gestaltung von Maschinenlängen</td><td>großes Einzugsvolumen</td></tr><tr><td>geringerer Herstellungsaufwand/geringere Kosten</td><td>hohe Energieeinleitung im Einzug</td></tr><tr><td>hoher Ausstoß realisierbar</td><td>Demontage der Schnecken nach hinten ohne Verschieben der Nachfolgen</td></tr><tr><td>Ersatzschnecken/-zylinder sind im Vergleich günstiger</td><td>geringere Scherbelastung</td></tr><tr><td>gleichmäßige Scherung über der gesamten Verfahrenslänge/schonende Plastifizierung</td><td>großer Achsabstand im Getriebe/höhere Drehmomente möglich</td></tr><tr><td>flexibel in Bezug auf die Verarbeitung unterschiedlicher Materialformen (Granulat, Pulver,Mahlgut)</td><td></td></tr>

Anwendungsbereiche eines gegenläufigen Doppelschneckenextruders

Die in der Profil- und Rohrextrusion vorwiegend für Hart-PVC eingesetzten Maschinen sind gegenläufige Doppelschneckenextruder. Die Einsatzgebiete sind aber insgesamt vielfältig und reichen von Produkten wie Profilen, Rohren, Platten und Folien zur Compoundierung von Pellets für z. B. Spritzguss- oder andere Anwendungen [1, 2].

In den Extrusionsanlagen arbeiten unterschiedliche Extruderarten:

<a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/einschneckenextruder-254028" target="_blank">Einschneckenextruder</a>: Hier rotiert eine Schnecke im Zylinder. Er besticht durch seine Robustheit und sein gutes Preis-/Leistungsverhältnis.

Im Doppelschneckenextruder arbeiten zwei nebeneinander liegende Schnecken, die in einem Zylinder mit achtförmiger Bohrung rotieren. Hierbei wird wiederum in zwei Varianten unterschieden:Doppelschneckenextruder sind gleichläufig oder gegenläufig.

Neben dem hier beschriebenen gegenläufigen Doppelschneckenextruder gibt es noch den <a href="https://www.kunststoffe.de/a/grundlagenartikel/der-gleichlaeufige-doppelschneckenextrud-254048" target="_blank">gleichläufigen Doppelschneckenextruder</a>: Der gleichläufige Doppelschneckenextruder wird vor allem für die Herstellung, Aufbereitung und Verarbeitung von Kunststoffen eingesetzt – insbesondere die Einarbeitung von Füll-, Farb- und Verstärkungsstoffen wie z. B. Calciumcarbonat, Farbpigmenten oder Glasfasern.

Der Planetwalzenextruder arbeitet mit einer Schecke. Die Schnecke ist als Spindel ausgeführt, um die mehrere Planetenspindeln rotieren. Durch diese Anordnung ist es möglich, das Material intensiv zu scheren und zu mischen, da immer wieder neue Oberflächen gebildet werden. Durch die dünnen Materialschichten und die sehr großen Flächen der Zentral- und Planetspindeln ist eine genaue Massetemperaturkontrolle möglich.

Vorteile eines gegenläufigen Doppelschneckenextruders

Die Hauptmerkmale eines Gegenläufers sind:

<ul><li>gegendruckunabhängiges Förderverhalten/gutes Druckaufbauvermögen</li><li>reibungsunabhängiges Förderverhalten</li><li>gutes Einzugsverhalten von Pulver/Granulat</li><li>gute thermische und stoffliche Homogenisierung</li><li>schonende Plastifizierung/geringe Temperaturerhöhung</li><li>selbstreinigende Schnecken/enge Verweilzeitverteilung</li><li>einfache Entgasung</li></ul>

Die Entwicklung von gegenläufigen Doppelschneckenextrudern ging einher mit der industriellen Produktion von Rohren aus Hart-PVC. Die ersten PVC Rohre wurden bereits in den 1930er Jahren in der öffentlichen Wasserversorgung verlegt. Von da an wurde das Konzept der kämmenden gegenläufigen Zweischneckenmaschine stetig weiterentwickelt, welches bei der Verarbeitung von pulverförmigem, thermisch empfindlichem Polyvinylchlorid anderen Systemen überlegen ist. In den 1960er Jahren begann der Einsatz dieser Maschinen auch im Bereich Profile, die vorher hauptsächlich mit Granulat auf Einschneckenmaschinen hergestellt wurden.

In den folgenden Jahren führten Entwicklungen in verschiedenen Bereichen zu immer zuverlässigeren und leistungsfähigeren gegenläufigen Doppelschneckenextrudern, die heutzutage aus der PVC-Verarbeitung nicht mehr wegzudenken sind.

Bei den gegenläufigen Doppelschneckenextrudern drehen die Schnecken in entgegengesetzter Drehrichtung. Die Schnecken können parallel oder konisch angeordnet sein. Da das Spiel zwischen den Schnecken besonders eng und die Neigung zu Verschleiß entsprechend höher ist, müssen sie höchste Qualitätskriterien in Bezug auf Festigkeiten und Härten erfüllen. Der gegenläufiger Doppelschneckenextruder wird im Allgemeinen teilgefüllt betrieben, um einen zu hohen Druckaufbau und den damit verbundenen Materialverschleiß an Schnecken und Zylinder zu vermeiden. Er kommt häufig bei der Profil- und Rohrextrusion von Hart-PVC zum Einsatz.

[1] Berghaus, Ulrich; Lorenz, Peter: Gegenläufige Doppelschneckenextruder – Konstruktiver Aufbau. Der Doppelschneckenextruder – Grundlagen und Anwendungsgebiete, S. 257 – 291. VDI Verlag Düsseldorf, 1998

[2] Schuler, W.: Gegenläufige Doppelschneckenextruder – Auslegung von gegenläufigen Doppelschneckenextrudern. Der Doppelschneckenextruder – Grundlagen und Anwendungsgebiete, S. 291 – 338. VDI Verlag Düsseldorf, 1998

[3] Stützinger, C.: Konstruktiver Aufbau konischer und paralleler Doppelschneckenextruder; Verfahrenstechnische Beurteilungskriterien eines Doppelschneckenextruders und Auslegung von Produktionsextrudern; VDI Tagung „Der gegenläufige Doppelschneckenextruder“, Bad Dürkheim, 2004

[4] Schuler, W.: Abstimmung von Rezeptur und Schnecke bei Doppelschnecknextrudern. PVC – Rezeptierung, Aufbereitung, Verarbeitung und Recycling, S. 261 – 295. VDI Verlag, Düsseldorf, 2002

[5] Schneider, Hans-Peter: Die Entwicklung des gegenläufigen Doppelschneckenextruders. Kunststoffe 5/2005, S. 44 – 50. Carl Hanser Verlag, München, 2005

Verfahrenstechnik der Thermoplastextrusion - Herausgeber: Andreas Limper, 11/2012, 412 Seiten, € 109,99, ISBN: 978–3–446–42866–9, S. 41

Bild 1: Bauformen der konischen Doppelschneckenextruder [3]

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