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Entgasen von Polymeren

Entgasen ist eine typische Anforderung bei der Herstellung und Verarbeitung zahlreicher Polymere.

Effizientes Entgasen von Polymeren

In Abhängigkeit vom Verfahren müssen kleine (<0,2 %) bis große Mengen (ca. 50 %) flüchtiger Bestandteile aus der Polymerschmelze bzw. -lösung oder dem festen Polymerpellet entfernt werden. Der Anteil der zu erzielenden flüchtigen Restbestandteile hängt von der Art und Anwendung des Polymers ab. Flüchtige Bestandteile kommen in Form von Monomeren, Feuchtigkeit, Gasen - z. B. Luft - oder Lösungsmitteln vor. Der Typ der flüchtigen Bestandteile hängt vom Polymer sowie von der Polymerisationsmethode ab.

Als Technologieführer für Aufbereitungsprozesse bietet Coperion umfassende, maßgeschneiderte Entgasungslösungen für das Compoundieren und Extrudieren. Diese reichen vom Entgasen von Kunststoffschmelzen über die Kautschukentgasung bis zur Herstellung praktisch geruchsfreier Kunststoffe für Verpackungen oder den Fahrzeuginnenraum. Ob flüchtige Bestandteile in kleinen oder großen Mengen, mit hohem oder niederem Siedepunkt vorliegen - mit der langjährigen Erfahrung aus zahlreichen Projekten, Versuchen, Simulationen und Scale-ups stimmen unsere Spezialisten jeden Doppelschneckenextruder optimal auf Ihre Entgasungsanwendung ab, vom Laborextruder bis zur Hochleistungs-Compoundieranlage.

Für die Aufbereitung niederviskoser, dünnflüssiger Schmelzen sowie für Extrusionsprozesse mit hohen Gasmengen integrieren wir unsere zweiwellige Seitenentgasung ZS-EG in Compoundieranlagen. Mit ihrem großen Querschnitt für die Entgasung hält sie die Schmelze auch bei maximalem spezifischen Drehmoment des Extruders ohne Produktaustritt im Verfahrensteil. Dämpfe oder Gase werden durch die axial offenen Schneckengänge betriebssicher abgezogen. Durchsatzsteigerungen von bis zu 30 % bei verbesserter Produktqualität sind möglich.

Coperion Entgasung

Entgasen mit ZSK Extrudern

Der Doppelschneckenextruder ZSK steht für ein hervorragendes Entgasungskonzept - ob es um kleine oder große Mengen flüchtiger Bestandteile oder die Beseitigung flüchtiger Bestandteile mit niedrigem oder hohem Siedepunkt geht. Dieses Konzept ist das Ergebnis aus über 50 Jahren Erfahrung mit kleinen und großen ZSK-Extrudern bei niedrigen und hohen Ausstoßraten. Berechnungen und Versuche sind die Grundlage für das Scale-up auf den industriellen Maßstab und bilden das Rückgrat unserer umfassenden praktischen Erfahrung.

Entgasung flüchtiger Bestandteile aus Polymerschmelzen

Polymer Typ Betandteile vor der Entgasung Bestandteile nach der Entgasung durch den Extruder
LDPE Ethylen < 3,000 ppm < 1,000 ppm
LLDPE Hexan, Cyclohexan 10-15% < 500 ppm
    3% < 250 ppm
EPDM Hexan, Cyclohexan 10-15% < 1,000 ppm
POE, PP Hexan, Cyclohexan 5-15% < 1,000 ppm
EVA Vinylacetat 5,000 ppm < 50 ppm
PS Styren 3,000-5,000 ppm < 300 ppm
ABS Acrylonitril (AN) 20 ppm < 4 ppm
PC Methylenchlorid 20% < 50 ppm
PA 6 Caprolactam < 8% < 0.8%
SBR, SBS Hexan, Cyclohexan 15-70% < 1,000 ppm
Acrylic adhesive Aceton 50% < 1,000 ppm
Polyimid Chlorobenzen 70% < 500 ppm
PP verschiedene ca. 1,000 ppm < 50 ppm
PMMA MMA 10-40 % < 0.3%
POM H2O 5% < 100 ppm

 

Wichtige Vorteile des ZSK-Extruders im Entgasungsprozess

  • Mehrere parallele und kontinuierliche Schneckenkanäle im Verfahrensteil
  • Bei richtigem Design der Schneckensteigung und bei entsprechenden Betriebsbedingungen ist eine Teilfüllung der Schneckenkanäle möglich
  • Ein abgestuftes Vakuum im Verfahrensteil sichert ein Gleichgewicht zwischen der Menge flüchtiger Bestandteile und der Gasgeschwindigkeit und ermöglicht so eine sichere Entgasung
  • Möglichkeit der Zugabe von Schleppmitteln: Die Verwendung von Schleppmitteln, wie etwa Wasser, N2 oder CO2, sorgt für eine weitere Verbesserung des Entgasungsprozesses. Solche Schleppmittel reduzieren den Teildruck der flüchtigen Bestandteile oder bilden, zusammen mit dem Lösungsmittel oder Monomer, ein Azeotrop. Normalerweise wird bis zu 1 % eines solchen Schleppmittels in den geschlossenen, unter Druck gesetzten Teil des Gehäuseabschnitts eingeführt - als Flüssigkeit. Später verwandelt es sich in Dampf und produziert Blasen in der Schmelze, um die Oberflächenentgasung weiter zu verstärken.

Typischer Anlagenaufbau für die Entgasung von SBR oder LLDPE

Typische Anwendungen

  • Entgasen von SBR oder LLDPE
  • Entgasen von Polycarbonat
  • Entgasen von LDPE
  • Stabilisieren und Entgasen von Polyoxymethylen
  • Legieren und Mischen in einem Schritt

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