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Titelaufnahme

Titel
Analyse und Optimierung der Einschneckenextrusion eines PVC-Holz-Composites / Autor: Michael Poszvek
VerfasserPoszvek, Michael
GutachterWimmer, Rupert ; Zollfrank, Cordt
ErschienenWien, Oktober 2016
Umfangiv, 47 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2016
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Holz, Verbundwerkstoff, Kunststoff, PVC, Verbundwerkstoff, Komposit, Extrusion, Trocknung, Prozess, Prozessoptimierung, Einscheckenextrusion, Extruder
Schlagwörter (EN)Wood, Composite, polymer, PVC, extrusion, drying, process optimization, single-screw extrusion, extruder
Schlagwörter (GND)Einschneckenextruder / Wood-Plastic-Composite / Granulat
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-20754 Persistent Identifier (URN)
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Analyse und Optimierung der Einschneckenextrusion eines PVC-Holz-Composites [2.59 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (Wood-Plastic-Composites, WPC) werden in der Industrie vornehmlich mit Doppelschnecken-Extrudern produziert. Um dabei flüchtige Bestandteile bzw. Feuchtigkeit aus der Schmelze zu entfernen, haben solche Doppelschneckenextruder die Möglichkeit der Entgasung. Untersuchungen zeigten, dass wesentlich günstigere Einschneckenextruder trotz ihrer fehlenden Entgasungsmöglichkeit ebenfalls für die WPC Produktion geeignet sein könnten. Die konkrete technologische Umsetzung fehlte jedoch bislang. In dieser Arbeit wurden die Prozessfaktoren Granulatwassergehalt (Feuchte), Drehzahl der Extruderschnecke, sowie das Trocknungsverhalten hinsichtlich der Einflüsse auf die Einschneckenextrusion untersucht. Ein Granulat mit einem Polvinyl-Chlorid (PVC) zu Holzmehl-Verhältnis von 50:50 wurde in einem Wittman Drymax Aton FS 120 getrocknet und anschließend am Einschneckenextruder verarbeitet. Mit Hilfe eines vollfaktoriellen Versuchsplans konnten die Haupteffekte sowie unterschiedliche Wechselwirkungen quantitativ getestet werden. Ergebnisse zeigten, dass eine energieeffiziente und materialschonende Trocknung von PVC-Holz Granulaten bei 80C gut möglich ist; eine gravimetrisch-thermische Messung des Granulatwassergehaltes erbrachte massive Zeiteinsparungen. Die optimale Einschneckenextrusion mit PVC-Holz Granulaten konnte bei 0% Wassergehalt (absolute Trocknung) sowie einer Schnecken-Drehzahl von 10 U/min gefunden werden.

Zusammenfassung (Englisch)

Wood-Plastic-Composites (WPC) are mainly produced with twin-screw extruders, and they usually have degassing capability to get rid of volatile compounds or water vapor. Studies are suggesting that single-screw extruders could be an affordable alternative to produce WPCs, however, they are lacking the possibility of degassing. The concrete technological implementation is missing so far. In this work, the process parameters granulate water content, extruder screw rotation speed, as well as the drying behavior with respect to the single-screw extrusion process were investigated. A polyvinyl-chloride (PVC) - wood flour (50:50) granulate was dried in the Wittman Drymax Aton FS 120 dryer, and extruded on the single-screw extruder. A full-factorial experimental design was chosen to quantify main effects as well as interactions. It was found that energy-efficient and material-friendly drying of granules with PVC at 80C is possible. A gravimetric-thermal anaylsis of the granulate water content delivered significant time-savings. Optimal single-screw-extrusion conditions were found at zero granulate-moisture content, and with a extruder screw-speed of 10rpm.