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The planetary roller extruder (PWE) for polymer synthesis and processing

The synthesis and processing of polymers is not an easy task because of the mostly very viscous melts. Traditional synthesis apparatus such as boilers quickly reach their limits. But even conventional single or twin-screw extruders are not always the ideal solution as synthesis and/or processing units. That is why Polymaterials AG uses planetary roller extruders (PWE) as a process component in its synthesis pilot plant wherever it makes sense.

The available processes use the PWE either as an excellent aggregate for removing volatile components (solvents, monomers, condensation products) or for the process of reactive extrusion, in which the polymerization (especially radical and ring-opening polymerization) is carried out directly in the extruder.

Dr. Gerhard Maier (CTO)

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g.maier@polymaterials.de

Wolfgang Paczenski

Telefon: +49 214 3122838
w.paczenski@polymaterials.de

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

Areas of application

  • Polymer reconditioning/compounding
  • Removal of volatile components (e. g. B. Residual solvents, monomers)
  • Reactive extrusion (polymerizations, polymer analog conversions)
  • Polymaterials operates two PWE:
    – PWE-50 with a throughput of approx. 5 -– kg/h
    – PWE-70 with approx. 20 – kg/h

Customer advantage

  • Testing the PWE in a polymer synthesis pilot plant
  • Process sizes for principle tests and for process development
  • Use of a versatile unit in polymer synthesis and processing
  • Simple, single-stage processing from the polymer solution to the granulate possible
  • Purchase of sample quantities of polymer materials up to the ton scale for customer tests