Kunststof extrusie is een grootvolume productieproces waarbij onbewerkt plastic wordt gesmolten en gevormd tot een continu profiel. Extrusie produceert items zoals buisleidingen, tochtstrippen , schermen, dekleuningen , kozijnen , plastic films en beplating, thermoplastische coatings en draadisolatie.
Dit proces begint met het toevoeren van plastic materiaal (pellets, korrels, vlokken of poeders) vanuit een trechter in de loop van de extruder. Het materiaal wordt geleidelijk gesmolten door de mechanische energie die wordt gegenereerd door draaischroeven en door verwarmingselementen die langs het vat zijn aangebracht. Het gesmolten polymeer wordt vervolgens in een matrijs geduwd, die het polymeer in een vorm vormt die uithardt tijdens afkoeling.
Geschiedenis
Pijpextrusie
De eerste voorlopers van de moderne extruder werden ontwikkeld in het begin van de 19e eeuw. In 1820 vond Thomas Hancock een rubber "masticator" uit, ontworpen om bewerkte rubberresten terug te winnen, en in 1836 ontwikkelde Edwin Chaffee een tweewalsmachine om additieven in rubber te mengen . De eerste thermoplastische extrusie was in 1935 door Paul Troester en zijn vrouw Ashley Gershoff in Hamburg , Duitsland. Kort daarna ontwikkelde Roberto Colombo van LMP de eerste dubbelschroefsextruders in Italië.
Werkwijze
Bij de extrusie van kunststoffen is het onbewerkte materiaal gewoonlijk in de vorm van norden (kleine kralen, vaak hars genoemd) die zwaartekracht vanaf een bovenste gemonteerde hopper in de loop van de extruder worden toegevoerd. Additieven zoals kleurstoffen en UV-remmers (in vloeibare of pelletvorm) worden vaak gebruikt en kunnen vóór aankomst in de hopper in de hars worden gemengd. Het proces heeft veel gemeen met kunststof spuitgieten vanaf het punt van de extrudertechnologie, hoewel het anders is, omdat het meestal een continu proces is. Hoewel pultrusie veel vergelijkbare profielen kan bieden in continue lengten, gewoonlijk met toegevoegde versterking, wordt dit bereikt door het voltooide product uit een matrijs te trekken in plaats van de polymeersmelt door een matrijs te extruderen.
Het materiaal komt binnen via de toevoerkeel (een opening nabij de achterkant van het vat) en komt in contact met de schroef. De roterende schroef (normaal draait bij bijv. 120 tpm) dwingt de plastic kogels naar voren in de verwarmde loop. De gewenste extrusietemperatuur is zelden gelijk aan de ingestelde temperatuur van het vat vanwege viskeuze verwarming en andere effecten. Bij de meeste processen wordt een verwarmingsprofiel ingesteld voor het vat waarin drie of meer onafhankelijke PID- gestuurde verwarmingszones de temperatuur van het vat vanaf de achterkant (waar het plastic binnentreedt) geleidelijk naar de voorkant verhogen. Hierdoor kunnen de kunststofkralen geleidelijk smelten als ze door het vat worden geduwd en het risico op oververhitting wordt verlaagd, wat degradatie in het polymeer kan veroorzaken.
Extra warmte wordt bijgedragen door de intense druk en wrijving die plaatsvindt in de loop. In feite, als een extrusielijn bepaalde materialen snel genoeg laat lopen, kunnen de verwarmers worden uitgeschakeld en de smelttemperatuur worden gehandhaafd door druk en wrijving alleen in de loop. In de meeste extruders zijn koelventilatoren aanwezig om de temperatuur onder een ingestelde waarde te houden als er te veel warmte wordt gegenereerd. Als geforceerde luchtkoeling onvoldoende blijkt, worden ingegoten koelmantels gebruikt.
Plastic extruder doormidden gesneden om de componenten te tonen
Aan de voorzijde van het vat verlaat het gesmolten kunststof de schroef en beweegt het door een zeefpakket om eventuele verontreinigingen in de smelt te verwijderen. De schermen worden versterkt door een breekplaat (een dikke metalen puck met veel gaten erin geboord), aangezien de druk op dit punt meer dan 5000 MPa (34 MPa ) kan zijn. Het schermpakket / brekerplaatsamenstel dient ook om tegendruk in het vat te creëren . Een tegendruk is vereist voor uniform smelten en juiste menging van het polymeer, en hoeveel druk wordt gegenereerd, kan worden "geknepen" door de samenstelling van het schermpakket te variëren (het aantal schermen, hun draadweefselafmeting en andere parameters). Deze brekerplaat en schermpakketcombinatie elimineert ook het "rotatiegeheugen" van de gesmolten kunststof en creëert in plaats daarvan "longitudinaal geheugen".
Na het passeren van de brekerplaat komt gesmolten plastic de matrijs binnen. De matrijs is wat het uiteindelijke product zijn profiel geeft en moet zo zijn ontworpen dat het gesmolten plastic gelijkmatig van een cilindrisch profiel naar de profielvorm van het product stroomt. Een ongelijkmatige stroming in dit stadium kan een product produceren met ongewenste restspanningen op bepaalde punten in het profiel, die kromtrekken bij afkoeling kunnen veroorzaken. Er kan een grote verscheidenheid aan vormen worden gemaakt, beperkt tot doorlopende profielen.
Het product moet nu worden gekoeld en dit wordt meestal bereikt door het extrudaat door een waterbad te trekken. Kunststoffen zijn zeer goede thermische isolatoren en daarom moeilijk snel af te koelen. In vergelijking met staal voert kunststof zijn warmte 2000 keer langzamer af. In een buis- of buisextrusielijn wordt een afgesloten waterbad in werking gesteld door een zorgvuldig geregeld vacuüm om te voorkomen dat de nieuw gevormde en nog steeds gesmolten buis of pijp inklapt. Voor producten zoals plastic zeilen, wordt de koeling bereikt door een set koelrollen door te trekken. Voor films en zeer dunne beplating kan luchtkoeling effectief zijn als een eerste afkoelingsstadium, zoals bij blaasfolie-extrusie.
Plastic extruders worden ook veelvuldig gebruikt om gerecycled plastic afval of andere grondstoffen opnieuw te verwerken na reiniging, sorteren en / of mengen. Dit materiaal wordt gewoonlijk geëxtrudeerd tot filamenten die geschikt zijn voor hakken in de korrel of pelletvoorraad om te gebruiken als een voorloper voor verdere verwerking.
Doorgaan zijn ...
