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Polymerproduktion Neue Wege in der Polymerproduktion: Planetwalzenextruder ersetzt Reaktionskessel

Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Traditionell werden viele Polymerisationsreaktionen in der Polymerproduktion diskontinuierlich durchgeführt, etwa in Lösung, Emulsion oder in der Schmelze. Dieses Vorgehen stößt dann an Grenzen, wenn die Reaktion z.B. sehr stark exotherm verläuft oder die Viskosität im Reaktionsverlauf erheblich zunimmt. Dann sind innovative Technologien gefragt. Einen Lösungsansatz bietet der Planetwalzenextruder.

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Schnitt durch einen Planetwalzenzylinder mit angetriebener Zentralspindel, Planetspindeln und den beiden Außentemperierzonen (Bild: Entex)
Schnitt durch einen Planetwalzenzylinder mit angetriebener Zentralspindel, Planetspindeln und den beiden Außentemperierzonen (Bild: Entex)

„Was wir in Bochum entwickelt haben und seit fast einem Vierteljahrhundert komplett in Eigenarbeit bauen, ist viel mehr, als der Name Extruder vermuten lässt“, erklärt Dipl.-Ing. Harald Rust, Geschäftsführer von Entex Rust & Mitschke in Bochum. Gemeinsam mit dem Polymerspezialisten Polymaterials aus dem Chempark Leverkusen hat der Maschinenhersteller aktuelle Untersuchungen durchgeführt, die zeigen, dass der Planetwalzenextruder (PWE) vorteilhaft zur Aufarbeitung und weiteren chemischen Umsetzung eines Rohpolymerisats eingesetzt werden kann – und das in einem kontinuierlichen Verfahren. Initiiert und begleitet wurde die Zusammenarbeit vom „Netzwerk Innovative Werkstoffe“ und dessen Sprecher Wolfgang Paczenski.

Vorteile des Planetwalzenextruders im Vergleich zu anderen Extrusionsverfahren

Ein PWE kann mischen, homogenisieren, entgasen und schonend flüchtige Bestandteile auch aus hochviskosen Substraten entfernen. „Außerdem kann er als kontinuierlicher Reaktor für chemische Umsetzungen dienen, gerade im Bereich hochviskoser Thermoplast-Schmelzen. Das ist das eigentlich Neue an unserer Idee“, erläutert Dr. Jürgen Stebani, Vorstand von Polymaterials. Dabei erschließt der PWE diverse Vorteile nicht nur gegenüber der traditionellen Batch-Reaktionsführung, sondern auch im Vergleich zu anderen Extrusionsverfahren. Dies ließen bereits vor einigen Jahren erste Versuche mit Phenolharzen [1] erkennen. Zu diesen Vorteilen zählen:

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  • hoher und in weiten Grenzen skalierbarer Durchsatz von einigen Kilogramm bis zu mehr als zehn Tonnen pro Stunde, je nach Größe und Fahrweise des PWE;
  • mehr Sicherheit infolge relativ geringer Gesamtmenge reaktiver Komponenten im Extruder;
  • hohe und reproduzierbare Produktqualität durch exakt steuerbare Reaktionsbedingungen, z.B. präzise Temperatur- und Druckprofile;
  • weniger Emissionen durch kontrolliertes Ausschleusen und ggf. Kondensieren flüchtiger Nebenprodukte (Gase, Leichtsieder);
  • im Vergleich zu Rührkesseln oder konventionellen Extrudern niedrigerer spezifischer Energiebedarf für Temperierung bzw. Antrieb.

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