Project without external funding

AiF-Projekt: Filmentgasung hochviskoser Polymere / Modellierung und Simulation


Project Details
Project duration: 06/201202/2015


Abstract
Das Entgasen von flüchtigen Inhaltsstoffen ist ein Verfahrensschritt, der bei der Herstellung und Verarbeitung von Kunststoffen eine große Rolle spielt. Gängige Praxis ist die Auslegung der Maschinen für die Entgasung durch experimentelle Untersuchungen im Labor- und Technikumsmaßstab. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Modellierung und die numerische Simulation der Entgasungsprozesse beim Filmentgasen von Polymerschmelzen in Doppelschneckenextrudern. Der Fokus liegt auf numerischen Berechnungen der dreidimensionalen und teilgefüllten Strömung in gleichsinnig drehenden Maschinen, um die Phasengrenzfläche und ihre Erneuerung zu detektieren. Berücksichtigt wird dabei das nichtnewtonsche Materialverhalten der Schmelzen. Simultan soll die konvektive Vermischung und die Konzentrationsverteilung der flüchtigen Phase in der Schmelze mit berechnet werden. Daraus wird ein Stoffübergangsmodell entwickelt, das die Entgasungsleitung als Funktion der Einflussgrößen wie z. B. Geometrie, Stoffeigenschaften und Betriebszustände prognostiziert. Dadurch kann die Wirtschaftlichkeit der Entgasungsprozesse durch Optimierung der Geometrie und der Betriebsführung wesentlich verbessert werden. Die numerischen Ergebnisse werden durch Experimente mit einer Modellflüssigkeit an einem an der Forschungsstelle vorhandenen Doppelschneckenextruder validiert. Der Erkenntnisgewinn durch die komplexen und umfangreichen Berechnungen wird durch Approximation und Modelleirung in eine Form gebracht, dass die Anwendung in der Praxis ohne umfangreiche Rechentechnik möglich ist. Ziel ist hier, ein Tool auf der Basis einer Datenbank bzw. einer Tabellenkalkulation zu entwickeln, dass die Entgasungsleistung in Abhängigkeit der Einflussgrößen zuverlässig prognostiziert werden kann. Dadurch können Ergebnisse insbesondere in den KMU (Fachgebiete Werkstoffe/Materialien, Chemie und Verfahrenstechnik) zielorientiert genutzt werden.


Principal Investigator


Research Areas


Last updated on 2017-11-07 at 15:01