Temperaturmodellierung von temperierten Einschnecken

Im Extrusions- und Spritzgießprozess ist das Erreichen und Einhalten einer bestimmten Massetemperatur im Schneckenkanal und über der Schneckenlänge in der Plastifiziereinheit von großer Bedeutung für die Qualität des Extrudates. Lokale Überhöhungen der Temperatur müssen vermieden werden, da diese zu einer thermischen Schädigung der Schmelze führen können. Deshalb ist die modelltheoretische Beschreibung des radialen Temperaturprofils im Schneckenkanal und des Temperaturprofils über die Schneckenlänge sehr wichtig, um Plastifiziereinheiten optimal für die jeweilige Anwendung auslegen zu können. Zur theoretischen Beschreibung des Temperaturverhaltens sind mathematisch-physikalische Modelle nötig. Die Modellierung dieser Temperaturprofile für Schnecken ohne Innentemperierung stellt den Stand der Technik dar, allerdings ist bisher die Berechnung des radialen Temperaturverlaufs von innentemperierten Thermoplastschnecken auf Basis mathematisch-physikalischer Modelle nicht möglich gewesen, da die Schnecke als adiabat angesehen wurde. Zentrales Ziel der vorliegenden Arbeit ist daher die Modellierung des radialen Schmelzetemperaturverlaufs im Schneckenkanal und der Energiebilanzierung in der externen Temperierung, wodurch auch das Druck-Durchsatzverhalten, die Leistungszufuhr oder das Aufschmelzverhaltens beeinflusst werden. Hierzu wurden drei Lösungen für die reduzierte Energiegleichung unter Annahme folgender Randbedingungen erarbeitet: - konstante Temperaturen am Schneckengrund und an der Zylinderwand, - konstante Wärmestromdichten am Schneckengrund und an der Zylinderwand und - konstante Temperatur am Zylinder und konstante Wärmestromdichte am Schneckengrund.