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Inhalt

Titelei

Impressum

Inhalt

Vorwort

Die Autoren

Kurzzeichen und Abkürzungen

1 Grundlagen der Kunststoffe

1.1 Kunststoffe und ihre Herstellung

1.2 Einteilung von Kunststoffen

1.3 Formänderungsverhalten von Kunststoffen

1.4 Physikalische Eigenschaften von Kunststoffen

2 Grundlagen der Rheologie

2.1 Rheologie

2.2 Fließverhalten von Kunststoffschmelzen

2.3 Schmelzindex

3 Extruder

3.1 Extrusion und Extruder-Bauarten

3.2 Der Extruder

4 Einschneckenextruder

4.1 Einschneckenextruder

4.2 Schnecke

4.3 Zylinder

4.4 Arbeitsprinzip eines Extruders

5 Doppelschneckenextruder

5.1 Doppelschneckenextruder und seine Einsatzgebiete

5.2 Gleichsinnig drehende Doppelschneckenextruder

5.3 Gegensinnig drehende Doppelschneckenextruder

6 Extruder-Sonderbauarten

6.1 Sonderbauarten

6.2 Sonstige Einschneckenextruder

6.3 Mehrwellenextruder

6.4 Schneckenlose Extruder

6.5 Vergleich der Extrusionskonzepte

7 Werkzeuge mit Kreisringspalt

7.1 Bauprinzipien

7.2 Einsatzgebiete

7.3 Coextrusionswerkzeuge

8 Profilwerkzeuge

8.1 Profile

8.2 Das Werkzeug für die Profilextrusion

8.3 Das Verhalten der Schmelze

8.4 Kalibrator und Kühlstrecke

9 Folien- und Plattenwerkzeuge

9.1 Folien- und Plattenwerkzeuge

9.2 Bauformen und Dickenregelung

9.3 Coextrusionswerkzeuge

10 Steuerung einer Extrusionslinie

10.1 Prozesssteuerung

10.2 Prozessdaten des Extruders

10.3 Prozessdaten der Nachfolgeaggregate

11 Extrusionslinien

11.1 Komplette Extrusionslinien

11.2 Rohr- und Profilanlagen

11.3 Flachfolienanlagen

11.4 Blasfolienanlagen

12 Simulation des Extrusionsprozesses

12.1 Simulation von Prozessen

12.2 Vorgehensweise bei der Finite Elemente Methode

12.3 Anwendung der FEM an einem Beispiel

13 Managementsysteme: Qualität - Umwelt - Arbeitsschutz

13.1 Qualität

13.2 Qualitätsorganisation und Qualitätsmanagementsystem

13.3 Qualitätssicherung

13.4 Integrierte Managementsysteme

14 Recycling im Extrusionsbetrieb

14.1 Wiederverwertung von Kunststoffen

14.2 Recycling von Produktionsabfällen

14.3 Recycling von Kunststoffabfällen aus Handel und Haushalten

15 Das Extrusionsunternehmen (Anhang)

15.1 Aufbau und Organisation eines Extrusionsunternehmens

15.2 Arbeitschutz und Arbeitssicherheit Extrusionsanlagen

16 Berufe in der Kunststoffverarbeitenden Industrie (KVI)

17 Weiterführende Literatur (Anhang)

18 Glossar (Anhang)

19 Lösungen zu den Erfolgskontrollen

Helmut Greif
Andreas Limper
Gordon Fattmann

Technologie der Extrusion

Lern- und Arbeitsbuch
für die Aus- und Weiterbildung

2., aktualisierte und neu bearbeitete Auflage

Die Autoren:

Dr. Dipl.-Ing. Helmut Greif M.A., Haus-Heyden-Straße 199, 52134 Herzogenrath
Prof. Dr.-Ing. Andreas Limper, c/o HF Mixing Group, Asdorfer Straße 60, 57258 Freudenberg
Dr.-Ing. Gordon Fattmann, Josef-Zilken-Str. 35,50374 Erftstadt Lechenich

Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen, Verfahren und Darstellungen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorliegenden Buch enthaltenen Informationen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine juristische Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Informationen – oder Teilen davon – entsteht.

Ebenso übernehmen Autoren und Verlag keine Gewähr dafür, dass beschriebene Verfahren usw. frei von Schutzrechten Dritter sind. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt deshalb auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen­ und Markenschutz­Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) – auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung – reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.

Lektorat: Ulrike Wittmann
Herstellung: Jörg Strohbach
Bildquelle Cover: Greiner Extrusion Group GmbH
Umschlagdesign: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, München
Umschlagrealisation: Stephan Rönigk

ISBN 978-3-446-43693-0
E-Book ISBN 978-3-446-43694-7

Verwendete Schriften: SourceSansPro und SourceCodePro (Lizenz)
CSS-Version: 1.1

Font License Zurück zum Impressum

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Vorwort

Einführung

Das Extrusionsverfahren gehört zu den bedeutendsten Produktionsverfahren im Bereich der Kunststoffverarbeitung. Das vorliegende Lernbuch und Arbeitsbuch führt in dieses Verarbeitungsverfahren ein. Dabei liegt sein inhaltlicher Schwerpunkt auf den kontinuierlichen Extrusionsprozessen. Das Blasformen als diskontinuierliches Verfahren wird somit nicht thematisiert. Es bietet darüber hinaus Wissen in übersichtlicher Form und integriert das Gelernte in einen sinnvollen Gesamtzusammenhang von Arbeit und Technik.

Lektionen und Leitfragen

Das Buch „Technologie der Extrusion“ ist in Lerneinheiten unterteilt, die als Lektionen bezeichnet werden. Jede Lektion umfasst einen geschlossenen Themenkreis. Die einzelnen Lektionen sind so angelegt, dass sie vom Lerner in einer Lernsequenz – also in einem Lernschritt – bearbeitet werden können. Die Leitfragen zu Beginn einer jeden Lektion sollen dem Lerner helfen, mit bestimmten Fragen an den Lernstoff heranzugehen. Nachdem er die Lektion durchgearbeitet hat, soll er diese Leitfragen beantworten können.

Vorwissen

Die Lektionen müssen nicht in einer bestimmten Reihenfolge bearbeitet werden, jedoch setzen einige Lektionen ein bestimmtes Vorwissen voraus, damit das Verständnis verbessert wird. Jede Lektion ist deshalb mit einem Hinweis versehen aus dem hervorgeht, welche anderen Lektionen oder Inhalte zum Verstehen der vorliegenden Lektion wichtig sind.

Erfolgskontrollen

Die Erfolgskontrollen am Ende eines jeden Kapitels dienen dazu, das erarbeitete Wissen zu überprüfen. Von der vorgegebenen Antwortauswahl ist die richtige Antwort auszuwählen und in den im Text vorgesehenen unterstrichenen Freiraum (………………………) einzutragen. Die Richtigkeit der Antworten kann mit Hilfe der Lösungen, die am Ende des Buches zu finden sind, überprüft werden. Falls die ausgewählte Antwort falsch ist, sollte der entsprechende Sachverhalt ein weiteres Mal durchgearbeitet werden.

Kernaussagen

Kernaussagen lenken die Aufmerksamkeit des Lesers auf besonders wichtige Aussagen zur Technologie der Extrusion. So werden für den Lerner grundlegende Einsichten, Definitionen oder Zusammenhänge gesondert in Kernaussagen hervorgehoben. Die Kernaussagen sind grau hinterlegt.

Beispiele (Fensterprofil, Kunstststofftüte)

Am Beispiel von zwei Kunststoffprodukten soll das Verständnis für die vielfältigen Anforderungen an Kunststoffprodukte und die sich daraus ergebenden Konsequenzen an die Materialauswahl sowie eine mögliche Wiederverwertung erörtert werden. Dies steigert das Denken in Zusammenhängen. Ausgewählt wurden zwei Kunststoffe, die für bestimmte Produktklassen und Anforderungen stehen: Fensterprofile, die als technologisch anspruchvolle Produkte langlebig sein müssen und Kunststofftüten (Müllsäcke, Einkaufstüten etc.), die preiswert, kurzlebig und oft nach ihrem Gebrauch sehr verschmutzt sind. Diese Beispiele finden sich in vielen Lektionen im Buch wieder.

Anhang

Der Anhang liefert für den interessierten Leser ergänzendes Material zu den Kunststoffen. Anhand der ausgewählten Literaturliste kann er sich über weiterführende Fachliteratur informieren. Das Glossar soll zu einem einheitlichen Verständnis der verwendeten Begriffe beitragen. Es kann auch als eine Art Kurz-Lexikon verwendet werden. Die Informationen zum Berufsbild des „Verfahrensmechanikers Kunststoff und Kautschuk“ sowie der neue Beruf des „Werkstoffprüfers Fachrichung Kunststofftechnik“ bieten die Möglichkeit, sich genauer über die Aufgaben dieses industriellen Kunststoffberufes, insbesondere der Fachrichtung „Extrusion“, zu informieren. Eine Einführung in das Thema Arbeitsschutz und Arbeitssicherheit rundet das Gesamtthema „Extrusionsbetrieb“ ab.

Dank

Das vorliegende Buch ist eine Gemeinschaftsleistung. Die Autoren möchten sich bei allen bedanken, die zum Gelingen dieses Buches beigetragen haben – insbesondere bei den Firmen, die reichlich aktuelles Bildmaterial zur Verfügung gestellt haben.

Viel Spaß beim Lernen und Arbeiten mit diesem Buch.

 

Helmut M. Greif

Andreas Limper

Gordon Fattmann

Anregungen für Verbesserungen nehmen wir gerne entgegen (helmut@greif-esser.de).

Die Autoren

Dr. Dipl.-Ing. Helmut Greif M.A.

Dr. Greif arbeitete nach seinem Studium des Maschinenbaus sowie der Soziologie/Politologie/Erziehungswissenschaft in Aachen als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Aachen, u. a. als pädagogischer Leiter des Demonstrationszentrums für Faserverbundkunststoffe. Seine Themen waren Technikentwicklung und Qualifikationsentwicklung sowie Arbeitsorganisation und Berufsbildung. Nach vielen Stationen in der Industrie und Wirtschaft als Fabrikplaner und Unternehmensberater (SMART-Fabrik), als Leiter der Dr. Reinold Hagen Stiftung, die ein Bildungs- und Kunststoffzentrum in Bonn betreibt, war er Leiter des HPI (Heinz-Piest-Institut) an der Universität Hannover. Zuletzt bis zu seinem Abschied Mitte 2016 war er Geschäftsführer der Aachener Gesellschaft für Innovation und Technologietransfer (AGIT). Er war Mitglied in vielen Jurys zur Innovation sowie Berufsbildung.

Prof.-Ing. Andreas Limper

Prof. Limper studierte Maschinenbau Fachrichtung Kunststofftechnik an der RWTH Aachen (IKV). Nach seinem Studium promovierte er am IKV und leitete anschließend die Abteilung „Extrusion“ des IKV. Er war F&E Leiter der Fa. Battenfeld Extrusionstechnik und Hauptabteilungsleiter Technik bei Werner & Pfleiderer Gummitechnik in Freudenberg, bevor er an der Universität Paderborn eine Professur zum Thema „Kunststoff-Maschinenbau“ annahm. Seit 2004 ist er Geschäftsführer der HF Maschinenbau GmbH in Freudenberg.

Dr.-Ing. Gordon Fattmann

Dr. Fattmann arbeitete nach seinem Studium des Maschinenbaus (Fachrichtung Kunststofftechnik) an der Universität Paderborn am Institut für Kunststofftechnik und promovierte bei Prof. Dr.-Ing. Andreas Limper. Zurzeit arbeitet er als Entwicklungsleiter bei der Gerflor Mipolam GmbH in Troisdorf, die zur französischen Gerflor Gruppe gehört, einem der weltweit führenden Hersteller von Kunststoffbodenbelägen.

Kurzzeichen und Abkürzungen