– newsletter

ECT – newsletter „Was man von Max Weber lernen kann“ Sehr verehrte Kunden und Partner, 05/2009 Eingedenk der Definition „Erfahrung ist das, was du bekommst, wenn du nicht bekommen hast, was du wolltest“, von Randy Pausch , Max Weber sagte über die Politik: „ Politik ist ein starkes langsames Bohren von harten Brettern mit Leidenschaft und Augenmaß zugleich.“ Das gilt auch für unsere Arbeit, aber was heißt das konkret? Wir werden in diesem Jahr 3 kleine harte Bretter bohren und berichten in diesem Newsletter von unsern ersten „Bohrversuchen“. Anlass für unsere Neugier war die Feststellung, dass sich bei bestimmten Massen die Qualität des Extrudats durch Einsatz unterschiedlicher Schutzsiebe erheblich verändern kann. Offensichtlich wird in der Praxis die Selektion des optimalen Schutzsiebes selten durch systematische empirische Versuche untermauert. Auch in der einschlägigen Literatur fanden wir keine zielführenden Hinweise. Nun ist es allgemein bekannt, dass bei der Extrusion keramischer Massen vor dem Presskopf häufig so genannte Strainerplatten mit vorgeschalteten Schutzsieben eingesetzt werden. Zum einen, um den aus der Spitzkopfschnecke zwei- oder dreigeteilten Massestrom zu richten – deshalb das Wort „ strainen“ –. Zum anderen, um durch das Schutzsieb mögliche Agglomerationen herauszufiltern. Strainerplatten plus Schutzsiebe führen jedoch noch zu einem anderen Effekt, einer zusätzlichen Homogenisierung und Plastifizierung der Masse durch Einbringen von Scherenergie. wollten wir Genaueres über die unterschiedlichen Effekte des Strainens mit Schutzsieben wissen und haben deshalb eine umfangreiche Versuchsreihe angesetzt. Die Versuche wurden auf einem 80 mmHÄNDLE Hochdruckextruder durchgeführt, der von ECT mit zusätzlichen Sensoren ausgerüstet wurde. Vorab wurde die Masse im Keramischen Institut Meißen geknetet; Knetzeit insgesamt 70 Minuten. Verwendet wurde eine Tonerde CL 370 von ALMATIS. Als Additive wurden neben destilliertem Wasser Celluloseether und Glycerol eingesetzt. Der d90-Wert der Masse betrug µm 8,75, die maximale Korngröße betrug µm 20,3. Die Feuchte betrug vor dem Extrudieren 11,8 % (ana). Die verwendete Strainerplatte war mit 85 zylindrischen Löchern à 6 mm Durchmesser versehen. Das entspricht bezogen auf die wirksame Fläche einem Durchgang von 2403 mm² oder ca. 48 %. Die wirksame Reibfläche der 17 mm starken Strainerplatte betrug 27.223 mm². Nicht berücksichtigt wird bei der Angabe der offenen Siebfläche die Reduzierung durch das Trägersieb. ECT GmbH – Kisslingweg 10 – D-75417 Mühlacker Geschäftsführer/Managing Director: Frank Händle Telefon-Nr.: 07041-8181754 und 8181755 E-Mail: info@ect-haendle.de www.ect-haendle.de Fax-Nr.: 07041-8181753 ECT – newsletter „Was man von Max Weber lernen kann“ Die Siebe wurden uns von HAVER & BOECKER für die Versuche zur Verfügung gestellt. Insgesamt wurden 10 gängige Schutzsiebe verwendet (siehe Tabelle), das Trägersieb hatte eine offene Siebfläche von 63 %. Extrusionsversuche mit unterschiedlichen Sieben N. w [mm] d [mm] Offene Siebfläche [%] 63 48 44 52 44 48 42 55 46 41 44 P-rad [bar] 32 44 48 51 52,5 50 52 51 52,5 49 51,5 53,5 51,5 M-Extruder [Nm] 400 460 500 510 530 490 525 490 530 460 520 550 520 05/2009 Alle weiteren Versuche mit Strainerplatte, Trägersieb und den jeweiligen Schutzsieben. Der erste Versuch zeigt vor dem Mundstück einen Druckverbrauch von 32 bar, der zweite Versuch zeigt, dass durch Einsatz der Strainerplatte der Druckverbrauch um 12 bar ansteigt, weitere 4 bar werden beim Einsatz des groben Trägersiebes verbraucht. Soweit entsprachen die Versuche unseren Erwartungen. Nicht allen unseren Erwartungen entsprach der weitere Verlauf der Versuche, da wir – und nicht nur wir – davon ausgegangen waren, dass der Pressdruck mit kleineren Maschenweiten w zunehmen würde. Was sich jedoch feststellen ließ, ist: § Dass eine eindeutige Korrelation besteht zwischen dem Drehmoment des Extruders in Abhängigkeit von der offenen Siebfläche. . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2,70 0,63 0,56 0,56 0,5 0,4 0,4 0,355 0,315 0,25 0,25 0,70 0,28 0,28 0,224 0,25 0,18 0,224 0,125 0,16 0,14 0,125 Verwendet wurden für die Versuche ein Mundstück mit Wandstärken von 1,2 mm innen, 1,6 mm außen sowie in einem Kontrollversuch ein Mundstück mit 300 cpsi. Der erste Versuch wurde ohne Strainerplatte und Siebe durchgeführt, der zweite Versuch nur mit Strainerplatte ohne Trägersieb, der 3. Versuch mit Strainerplatte und Trägersieb. § Dass der Radialdruck vor der Strainerplatte und dem Schutzsieb mit der offenen Siebfläche in diesem Bereich relativ schwach korreliert. Lagen die höchsten Radialdruckwerte bei einer offenen Siebfläche des Schutzsiebes von 55 % bei 48 bar, so lagen sie bei der geringsten offenen Siebfläche mit 41 % bei 53 bar, also nur 5 bar höher. E-Mail: info@ect-haendle.de www.ect-haendle.de Fax-Nr.: 07041-8181753 ECT GmbH – Kisslingweg 10 – D-75417 Mühlacker Geschäftsführer/Managing Director: Frank Händle Telefon-Nr.: 07041-8181754 und 8181755 ECT – newsletter „Was man von Max Weber lernen kann“ 05/2009 bzw. Massen, die mit Fasern versetzt sind, da sich in diesen Fällen die Siebe über die Zeit zusetzen, was zu höheren Pressdrücken führt. 2. In noch stärkerem Maß gilt diese Beobachtung für die Drehmomente am Extruder. Je geringer die offene Siebfläche, desto höher die Drehmomente bei sonst gleichen Bedingungen. 3. Es ist zu vermuten, dass bei gleicher offener Siebfläche und unterschiedlichen Drahtstärken die Drahtstärke einen marginalen Einfluss auf Drehmomente und Radialpressdrücke hat. Die Versuche wurden mit einem 300 cpsi Mundstück wiederholt, die Drücke stiegen bei der geringsten offenen Siebfläche bis 70 bar an, die Tendenz blieb dieselbe wie beim 90 cpsi Mundstück. 4. Eine geringere offene Siebfläche wirkt sich bei den meisten keramischen Materialien viskositätserhöhend aus. Im Klartext: Der Pressdruck vor dem Mundstück kann durch die Wahl der Siebe und die Gestaltung der Strainerplatte beeinflusst werden. Da bei filigranen Geometrien der Wabenkörper immer häufiger die Belastbarkeit des Mundstücks und nicht der durch den Extruder generierbare Pressdruck die Grenzen der Extrudierbarkeit bestimmt, sollte diese Möglichkeit der „Viskositätserhöhung“ genutzt werden. Die Viskositätserhöhung durch geringere offene Siebfläche konnte parallel mit dem von uns entwickelten Capillar Check eindeutig nachgewiesen werden. 5. Die richtige Selektion des Schutzsiebes – und der Strainerplatte – kann nur massebezogen getroffen werden. Wichtig ist, dass wir uns nicht mit Sprüchen wie „Das haben wir immer schon so gemacht“ zufrieden geben, sondern dass durch empirische Versuche das optimale Schutzsieb ermittelt wird. 6. Was das Verhältnis von Maschenweite zu gröbster Fraktion angeht, lautet unsere Daumenregel, dass zwischen gröbster Fraktion und Masche etwa ein Faktor von 10 liegen sollte. Im Einzelfall mag es davon gezielte Abweichungen geben. E-Mail: info@ect-haendle.de www.ect-haendle.de Fax-Nr.: 07041-8181753 Ich versuche die wichtigsten Ergebnisse und Konsequenzen zusammenzufassen: 1. Bei Verwendung von Schutzsieben vor Strainerplatten ist für den vor der Strainerplatte generierten Radialdruck – zumindest bei feinen Massen wie unserer Versuchsmasse – nicht die Größe der Sieb-Masche entscheidend, sondern die resultierende offene Siebfläche der Schutzsiebe. Diese Aussage gilt nicht bei gröberen Massen ECT GmbH – Kisslingweg 10 – D-75417 Mühlacker Geschäftsführer/Managing Director: Frank Händle Telefon-Nr.: 07041-8181754 und 8181755 ECT – newsletter „Was man von Max Weber lernen kann“ Nach diesen interessanten Versuchen hoffentlich auch für Sie, verehrte Kunden, möchte ich Ihnen – lange genug haben wir es angekündigt – unser neustes Produkt vorstellen. Das Vakuumaggregat VAQ 80 für Pressdrücke bis 40 bar. Es ist das ideale Vakuumaggregat für Labors in baukeramischen und feinkeramischen Werken, für größere Töpfereien etc., also überall da, wo hohe Extrusionsqualität, aber keine hohen Pressdrücke gefordert sind. 05/2009 Ansonsten haben wir zahlreiche Details von unseren Hochleistungsaggregaten übernommen, zum Beispiel die Clamps zur schnellen Montage und Demontage, die Steuerung, die Art der hochwertigen kombinierten Druckund Termperatursensoren, die Verwendung rostfreier Materialien etc., etc. Außerdem stehen auf Wunsch viele Optionen zur Verfügung, wie beispielsweise die Temperierung der Zylinder, zusätzliche Sensoren etc. Soviel für heute. Das nächste Mal berichten wir ausführlich über die Ergebnisse unserer Knetversuche, nicht nur ein besonders „hartes Brett“, sondern ein für die Extrusion keramischer Massen in seiner Tragweite außerordentlich relevantes ECT GmbH – Kisslingweg 10 – D-75417 Mühlacker Geschäftsführer/Managing Director: Frank Händle Telefon-Nr.: 07041-8181754 und 8181755 Thema und in der keramischen Literatur ein großer „blinder Fleck“. Außerdem wollen wir einen Ausblick auf die CERAMITEC 2009 geben. Ihr Frank Händle E-Mail: info@ect-haendle.de www.ect-haendle.de Fax-Nr.: 07041-8181753