Das Extrusionsformen wird auch als Strangpressen bezeichnet. Kunststoffverarbeitung. Es handelt sich um ein Verarbeitungsverfahren, bei dem zum Extrudieren hydraulischer Druck auf die Form selbst ausgeübt wird. Es bezieht sich auf die Wirkung zwischen dem Zylinder und der Schnecke des Extruders, während das Produkt erhitzt und plastifiziert wird und von der Schnecke nach vorne gedrückt wird und kontinuierlich durch die Düse läuft, um Produkte mit verschiedenen Querschnitten oder Halbzeuge zu bilden.
Kurzbeschreibung
Das Extrusionsformen ist ein effizientes, kontinuierliches, kostengünstiges und vielseitig anpassbares Formverfahren. Es ist eine frühe Technologie in der Polymermaterialverarbeitung. Nach mehr als 100 Jahren Entwicklung ist das Extrusionsformen das Formverfahren mit der größten Vielfalt, den meisten Veränderungen, der höchsten Produktivität, der stärksten Anpassungsfähigkeit, der breitesten Anwendung und der größten Leistung im Bereich der Polymerverarbeitung. Das Extrusionsformen ist eine der wichtigsten Formen der Kunststoffverarbeitung. Es ist für die meisten Kunststoffmaterialien geeignet, mit Ausnahme einiger duroplastische KunststoffeEtwa 50 % thermoplastischer Kunststoff-Produkte werden durch Extrusionsformen vervollständigt. Gleichzeitig wird es auch häufig beim Formen von Chemiefasern, thermoplastischen Elastomeren und Gummiprodukten verwendet. Das Extrusionsformverfahren kann kontinuierliche Produkte in verschiedenen Formen wie Rohre, Stäbe, Platten, Profile, Draht- und Kabelummantelungen, Monofilamente usw. erzeugen. Es kann auch zum Mischen, Plastifizieren, Granulieren, Färben und Vermischung und Modifizierung von Polymermaterialien. Darüber hinaus sind Extrusionsblasformtechnik und Extrusionsstreckformtechnik in Kombination mit Blas-, Streck- und anderen Verfahren basierend auf Extrusionsformen wichtige Verfahren zur Herstellung von Folien und Hohlkörpern.
Extrusionsformen, auch als Extrusionsformen oder Extrusionsformen bekannt, bezieht sich hauptsächlich auf ein Formverfahren, bei dem der Extrusionseffekt einer Schraube oder eines Kolbens verwendet wird, um das heiße geschmolzene Polymermaterial unter Druck durch den Düsenkopf zu drücken, um ein kontinuierliches Profil mit konstantem Querschnitt zu bilden. Der Extrusionsformprozess umfasst hauptsächlich die Prozesse Zuführen, Schmelzplastifizierung, Extrusionsformen, Formen und Kühlen.
Der Extrusionsprozess kann in zwei Phasen unterteilt werden: Die erste Phase besteht darin, den festen Kunststoff zu plastifizieren (d. h. ihn in eine viskose Flüssigkeit umzuwandeln) und ihn unter Druck durch eine speziell geformte Düse zu leiten, um ein Kontinuum mit einem Querschnitt zu erhalten, der der Form der Düse ähnelt. Die zweite Phase besteht darin, mit geeigneten Methoden den plastischen Zustand des extrudierten Kontinuums zu verlieren und es in einen Feststoff umzuwandeln, um das gewünschte Produkt zu erhalten.
Je nach den verschiedenen Methoden zur Plastifizierung von Kunststoffen kann der Extrusionsprozess in Trocken- und Nassverfahren unterteilt werden. Bei der Trockenplastifizierung wird der Kunststoff durch Erhitzen in eine Schmelze umgewandelt. Plastifizierung und Druckbeaufschlagung können in derselben Anlage durchgeführt werden, und der Formgebungsprozess ist nur eine einfache Abkühlung. Bei der Nassplastifizierung werden Lösungsmittel verwendet, um den Kunststoff vollständig zu erweichen. Daher müssen Plastifizierung und Druckbeaufschlagung in zwei unabhängige Prozesse unterteilt werden. Darüber hinaus muss beim Formgebungsprozess eine aufwändigere Lösungsmittelentfernung verwendet werden, und auch die Lösungsmittelrückgewinnung muss berücksichtigt werden. Obwohl die Nassextrusion Vorteile hinsichtlich der gleichmäßigen Plastifizierung und der Vermeidung übermäßiger Erhitzung von Kunststoffen bietet, ist ihr Anwendungsbereich aufgrund der oben genannten Nachteile auf die Extrusion von Kunststoffen beschränkt. Der Prozess kann in zwei Arten unterteilt werden: Trocken- und Nassplastifizierung. Bei der Trockenplastifizierung wird Kunststoff durch Erhitzen in eine Schmelze umgewandelt. Plastifizierung und Druckbeaufschlagung können in derselben Anlage durchgeführt werden, und der Formgebungsprozess ist nur eine einfache Abkühlung. Bei der Nassplastifizierung wird der Kunststoff vollständig mit Lösungsmitteln erweicht. Daher müssen Plastifizierung und Druckbeaufschlagung in zwei unabhängige Prozesse unterteilt werden. Darüber hinaus muss beim Formgebungsprozess die aufwändigere Lösungsmittelentfernung verwendet werden, und auch die Lösungsmittelrückgewinnung muss berücksichtigt werden. Obwohl die Nassextrusion Vorteile hinsichtlich der gleichmäßigen Plastifizierung und der Vermeidung übermäßiger Erhitzung des Kunststoffs bietet, ist ihr Anwendungsbereich aufgrund der oben genannten Nachteile auf Cellulosenitrat und einige Celluloseacetat-Kunststoffe beschränkt.
Extrusionsanlagen
1. Gastgeber
Extrusionssystem: Es besteht aus einer Schnecke und einem Zylinder und ist das Herzstück des Extruders. Seine Funktion besteht darin, das Material zu plastifizieren und die Schmelze mit einer festgelegten Menge, einem festgelegten Druck und einer festgelegten Temperatur zu extrudieren.
Übertragungssystem: treibt die Schraube an, um das erforderliche Drehmoment und Drehmoment bereitzustellen
Heiz- und Kühlsystem: Stellen Sie sicher, dass die Temperatur des Kunststoffs und des Extrusionssystems während des Formprozesses die Prozessanforderungen erreicht.
2. Hilfsmaschine
Es besteht aus einem Maschinenkopf, einer Formvorrichtung, einer Kühlvorrichtung, einer Zugvorrichtung, einer Wickelvorrichtung und einer Schneidvorrichtung.
3. Kontrollsystem
Es besteht aus elektrischen Geräten, Instrumenten und Aktoren.
Funktion: Steuern Sie die Haupt- und Hilfsmotoren, um die erforderliche Geschwindigkeit und Leistung zu erreichen. Steuern Sie Temperatur, Druck und Durchfluss der Haupt- und Hilfsmaschinen, um die Qualität der Produkte sicherzustellen. Realisieren Sie die automatische Steuerung der Extrudereinheit, um den koordinierten Betrieb der Haupt- und Hilfsmaschinen sicherzustellen.
Zugehörige Parameter
1. Temperaturen
Die Extrusionsformtemperatur umfasst die Zylindertemperatur, die Kunststofftemperatur und die Schneckentemperatur. Im Allgemeinen messen wir die Zylindertemperatur. Die Temperatur wird durch das Heiz- und Kühlsystem gesteuert. Aufgrund der Schneckenstruktur, des instabilen Heiz- und Kühlsystems und der Änderungen der Schneckengeschwindigkeit schwankt die Temperatur des extrudierten Materials sowohl in radialer als auch in axialer Richtung, was sich auf die Qualität des Produkts auswirkt. Die Festigkeit jedes Punkts des Produkts ist unterschiedlich, es entsteht Restspannung und die Oberfläche ist stumpf und matt. Um die Qualität des Produkts sicherzustellen, sollte die Temperatur stabil sein.
2. Druck
Aufgrund der Struktur der Schnecke und des Zylinders sowie des Widerstands von Maschinenkopf, Filtersieb und Filterplatte entsteht im Inneren des Kunststoffs Druck.
3. Extrusionsrate
Die Masse oder Länge des Kunststoffs, der pro Zeiteinheit aus der Extruderdüse extrudiert wird. Faktoren, die die Extrusionsrate beeinflussen: Düsenwiderstand, Schnecken- und Zylinderstruktur, Schneckendrehzahl, Heizung, Kühlsystem, Kunststoffeigenschaften. Wenn das Produkt jedoch fixiert ist, hängt die Extrusionsrate nur von der Schneckendrehzahl ab. Die Extrusionsrate schwankt ebenfalls und beeinflusst die geometrische Form und Größe des Produkts.
Temperatur, Druck und Extrusionsrate schwanken. Um die Produktqualität sicherzustellen, muss die Schnecke richtig konstruiert sein, das Heiz- und Kühlsystem sowie die Stabilität der Schneckendrehzahl müssen gut kontrolliert werden, um Parameterschwankungen zu reduzieren.
Eigenschaften
Im Vergleich zu anderen Polymerformverfahren bietet das Extrusionsformen zahlreiche herausragende Vorteile.
- Durch die kontinuierliche Produktion können Rohre, Platten, Stäbe, Profile, Folien, Kabel und Monofilamente in beliebiger Länge und nach Bedarf hergestellt werden.
- Hohe Produktionseffizienz: Die Einzelleistung des Extruders ist relativ hoch. Beispielsweise kann ein Extruder mit einem Durchmesser von 65 mm produzieren Polyvinylchlorid Folien mit einer Jahresproduktion von über 450 Tonnen.
- Breites Anwendungsspektrum Dieses Verarbeitungsverfahren wird häufig bei der Verarbeitung von Gummi, Kunststoffen und Fasern, insbesondere Kunststoffprodukten, eingesetzt. Fast alle Thermoplaste und einige duroplastische Kunststoffe können mit dieser Methode verarbeitet werden. Neben dem direkten Formen von Produkten kann die Extrusion auch zum Mischen, Plastifizieren, Granulieren, Färben und Blankformen verwendet werden. Wenn beispielsweise ein Extruder mit einem kombiniert wird KalanderEs kann kalandrierte Folien herstellen; in Kombination mit einer Presse lassen sich verschiedene Stanzteile fertigen; in Kombination mit einer Blasformmaschine können Hohlkörper hergestellt werden. In der Gummiproduktfertigung wird das Extrusionsverfahren zur Herstellung von Reifenlaufflächen, Schläuchen, Innenschläuchen und diversen Produkten mit komplexen Querschnittsformen sowie von Halbzeugen wie Hohl-, Voll- und gummibeschichteten Produkten eingesetzt. Es eignet sich auch zum kontinuierlichen Mischen, Plastifizieren und Granulieren von Filtergummi und Rohgummi. In petrochemischen Anlagen dient ein Extruder bei der Harzherstellung dazu, die Feuchtigkeit aus dem Harz zu pressen, Additive und Modifikatoren in verschiedene Harzqualitäten einzumischen und die Harzgranulierung abzuschließen.
- Ein Extruder kann eine Vielzahl von Materialien und Produkten verarbeiten. Durch den Austausch verschiedener Schnecken und Düsenköpfe können je nach Materialleistungseigenschaften sowie Form und Größe des Produkts unterschiedliche Produkte hergestellt werden.
- Einfache Ausrüstung und geringe Investitionskosten. Im Vergleich zu Spritzguss- und Kalanderverfahren ist die Extrusionstechnik relativ einfach, leichter herzustellen, kostengünstiger und einfacher zu installieren und in Betrieb zu nehmen. Die Anlagen benötigen wenig Platz und stellen vergleichsweise geringe Anforderungen an die Produktionsanlage und die dazugehörige Infrastruktur.
Die oben genannten Vorteile bestimmen die wichtige Position des Extrusionsformens in der Polymerverarbeitung. Die Herstellung von Kunststoffprodukten, die vollständig verwendet werden oder im Prozess Extrusionsverfahren enthalten, macht etwa die Hälfte der Gesamtmenge an thermoplastischen Kunststoffprodukten aus. Mit dieser Methode geformte Produkte werden in der Landwirtschaft, im Bauwesen, in der Petrochemie, im Maschinenbau, in der Medizintechnik, in der Automobilindustrie, in der Elektronik, in der Luft- und Raumfahrt und in anderen Industriezweigen verwendet.
Anwendungen
Die Extrusionsformtechnologie ist ein vielseitiges Herstellungsverfahren, das in verschiedenen Branchen eingesetzt wird, um Produkte mit einem gleichmäßigen Querschnitt herzustellen. Hier sind einige gängige Anwendungen der Extrusionsformtechnologie:
Plastische Extrusion:
- Rohre und Schläuche: Die Extrusion wird häufig zur Herstellung von Kunststoffrohren und -schläuchen für Anwendungen in den Bereichen Sanitär, Bewässerung und Bauwesen eingesetzt.
- Profil: Durch Extrusion werden Kunststoffprofile wie Fensterrahmen, Dichtungen und Zierleisten hergestellt.
- Folien und Filme: Durch Extrusion werden Kunststoffplatten und -folien hergestellt, die in der Verpackung, Landwirtschaft und im Bauwesen verwendet werden.
Aluminium Extrusion:
- Bauwesen: Aluminium-Strangpressprofile werden zur Herstellung von Strukturkomponenten für Gebäude verwendet, beispielsweise Fensterrahmen, Vorhangfassaden und Türrahmen.
- Transport: Aluminiumstrangpressprofile werden in der Automobil- sowie der Luftfahrtindustrie für Komponenten wie Strukturrahmen und Innenverkleidungen verwendet.
- Verbrauchsgüter: Aluminium-Extrusionsprofile werden bei der Herstellung von Konsumgütern wie Möbeln, Regalen und Haushaltsgeräten verwendet.
Gummiextrusion:
- Dichtungen und Dichtungen: Die Gummiextrusion wird häufig zur Herstellung von Dichtungen, Dichtungsringen und Wetterstreifen für die Automobil-, Bau- und Industriebranche verwendet.
- Schläuche und Leitungen: Gummiextrusion wird zur Herstellung von Gummischläuchen und -röhren eingesetzt, die in Flüssigkeitstransferanwendungen verwendet werden.
- Profil: Durch Gummiextrusion werden kundenspezifische Profile für verschiedene Anwendungen hergestellt, darunter Fensterdichtungen und Automobilkomponenten.
Lebensmittelextrusion:
- Snacks: Lebensmittelextrusionstechnologie wird zur Herstellung einer Vielzahl von Knabberartikeln wie aufgeblasenen Snacks, Frühstückszerealien und extrudierten Riegeln verwendet.
- Nudeln: Extrusionsformen wird bei der Herstellung von Nudelformen wie Spaghetti, Makkaroni und Penne eingesetzt.
- Tierfutter: Durch Extrusion wird Tiernahrung in verschiedenen Formen und Zusammensetzungen hergestellt.
Verbundextrusion:
- Faserverstärkte Verbundwerkstoffe: Mithilfe der Extrusionstechnologie werden faserverstärkten Verbundprofilen und -strukturen für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und dem Bauwesen hergestellt.
- Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe: Durch Extrusion werden Holz-Kunststoff-Verbundprodukte wie Terrassenbeläge, Geländer und Zäune hergestellt.
- Thermoplastische Verbundwerkstoffe: Durch Extrusionsformen werden thermoplastische Verbundteile mit maßgeschneiderten Eigenschaften für bestimmte Anwendungen hergestellt.
Medizinische Extrusion:
- Katheter und Schläuche: Durch Extrusion werden medizinische Schläuche und Katheter für verschiedene medizinische Verfahren hergestellt.
- Medizinische Profile: Die Extrusionstechnologie wird zum Erstellen benutzerdefinierter Profile für medizinische Geräte und Ausrüstungen eingesetzt.
Dies sind nur einige Beispiele dafür, wie die Extrusionsformtechnologie in verschiedenen Branchen eingesetzt wird, um eine breite Palette von Produkten effizient und kostengünstig herzustellen.
Entwicklungstrend
In den letzten Jahren wurden mit der Entstehung und Entwicklung moderner Extrudertechnologie die Theorie und Technologie des Extrusionsformens kontinuierlich vertieft und erweitert, die Mittel zur Erforschung und Entwicklung neuer Produkte und neuer Verfahren kontinuierlich gestärkt und Extrusionsgeräte mit verschiedenen Strukturen und Funktionen kontinuierlich hergestellt, wie z. B. Mehrschneckenextruder, Reaktionsextruder und Kombinationsextruder. Die Arten der extrudierbaren Materialien, die Struktur der Produkte und die Form der Produkte nehmen ebenfalls zu. Gleichzeitig sind mit der zunehmenden Anwendung von Computertechnologie beim Extrusionsformen neue Extrusionsformtechnologien wie Reaktionsextrusion, Hilfsextrusion, Extrusionsschäumen, Coextrusion, Hochgeschwindigkeitsextrusion, Präzisionsextrusion und Nahschmelzpunktextrusion entstanden.
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