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Der Planetwalzenextruder (PWE) zur Polymer-Synthese und -Aufarbeitung

Die Synthese und die Aufarbeitung von Polymeren ist wegen der meist sehr viskosen Schmelzen keine einfache Sache. Traditionelle Syntheseapparate wie Kessel kommen da schnell an ihre Grenzen. Aber auch übliche Ein- oder Doppelschneckenextruder sind als Synthese-und/oder Aufarbeitungsaggregat nicht immer die ideale Lösung. Daher setzt die Polymaterials AG im Synthesetechnikum auf Planetwalzenextruder (PWE) als Prozessbestandteil, wo immer es sinnvoll ist.

Die zur Verfügung stehenden Verfahren nutzen den PWE dabei entweder als exzellentes Aggregat zur Entfernung flüchtiger Bestandteile (Lösungsmittel, Monomere, Kondensationsprodukte) als auch für den Prozess der Reaktiv-Extrusion, bei der z. B. die Polymerisation (insbesondere radikalische und ring-öffnende Polymerisation) direkt im Extruder durchgeführt wird.

Dr. Gerhard Maier (CTO)

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Wolfgang Paczenski

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Die Vorteile des Planetwalzenextruders – im Vergleich zu anderen kontinuierlich arbeitenden Aggregaten:

  • Exakte Temperaturführung (bis zu ca. 320 °C) durch produktnahe Beheizung und Kühlung mittels Öltemperierung
  • Geringe Scherung, daher sehr geringe „mechanische“ Produktbelastung
  • Hohe Austausch-Oberfläche, sehr effiziente Entfernung von Lösungsmittel und Restmonomeren
  • Lange Produktverweilzeiten (ca. 2  –  10 min) bei wirtschaftlichem Betrieb, im Gegensatz zu Doppelschneckenextrudern
  • Einfaches Hochskalieren: „was im Labormaßstab funktioniert, geht bei einer Produktionsmaschine noch besser“, anders als bei herkömmlichen Extrudern

Aufbau und Funktionsweise:

  • Angetriebene Zentralspindel, passiv umlaufende „Planeten“
  • verschiedene Planeten in unterschiedlicher Anzahl pro Modul steckbar
  • Zwei Heiz-/Kühlkreise pro Modul, zusätzlich eine temperierbare Zentralspindel
  • Schmelzeverteilung um die Planeten und um die Zentralspindel, Erzeugung
    von dünnen Schichten (ca. 100 – 200 µm) und einer hohen Oberfläche, daher „Abdampfen“ flüchtiger Komponenten exzellent möglich
  • Bis zu 10 Module sind hintereinander steckbar, daher Verweilzeiten von
    circa 2 – 10 Minuten realisierbar
  • verschiedenste Möglichkeiten der Zuführung von Feststoffen, Flüssigkeiten
    oder Schmelzen in die einzelnen Module des PWE
  • segmentierte Vakuumstufen bis zu ca. 50  mbar realisierbar
  • verschiedene Inline-Messmethoden (Druck, Temperatur, Farbe, usw.) möglich

Anwendungsbereiche:

  • Polymer-Aufarbeitung/Compoundierung
  • Entfernen flüchtiger Komponenten (z.  B. Restlösungsmittel, Monomere)
  • Reaktivextrusion (Polymerisationen, polymeranaloge Umsetzungen)
  • Polymaterials betreibt zwei PWE:
    – PWE-50 mit einem Durchsatz von ca. 5 – 20 kg/h
    – PWE-70 mit ca. 20 – 120 kg/h

Kundenvorteile:

  • Testen des PWE in einem Polymer-Synthese-Technikum
  • Verfahrensgrößen für Prinzip-Versuche und für eine Verfahrensentwicklung
  • Einsatz eines vielseitigen Aggregates in der Polymer-Synthese und -Aufarbeitung
  • Einfache, einstufige Aufarbeitung von der Polymerlösung zum Granulat möglich
  • Bezug von Mustermengen von Polymaterials bis in den Tonnenmaßstab für Tests beim Kunden