Wat zijn de wetenschappelijke principes achter kunststofextrusie?

Kunststofextrusie transformeert ruw plastic in continue vormen met behulp van hitte en druk, een techniek die van vitaal belang is voor het maken van verschillende producten zoals buizen, platen en folies.

Kunststofextrusie smelt polymeren en duwt ze door een matrijs voor continue vormen, waardoor op efficiënte wijze voorwerpen zoals buizen, platen en folies worden gemaakt.

Inzicht in kunststofextrusie is essentieel voor het optimaliseren van productieprocessen. Met deze methode kunnen diverse kunststofprofielen worden gemaakt. Duik dieper en ontdek hoe verschillende extrusietechnieken uw productielijn ten goede kunnen komen.

Wat zijn de basisprincipes van kunststofextrusie?

Kunststofextrusie is een fundamenteel productieproces dat materialen vormt tot producten die in verschillende industrieën worden gebruikt. Door gecontroleerde verhitting en extrusie wordt ruw plastic omgevormd tot veelzijdige producten zoals buizen, folies en platen.

Kunststofextrusie smelt en vormt kunststof door een matrijs, waardoor continue producten zoals buizen ontstaan. Belangrijke onderdelen zijn de extruder, de matrijs en het koelsysteem, cruciaal voor een efficiënte productie in de auto- en bouwindustrie.

Mechanische principes

Extruderen is eenvoudig. Een schroef draait in een vat en duwt het plastic naar voren. De schroef is eigenlijk een hellend vlak of een helling, gewikkeld rond een middelste laag. Het doel is om de druk te verhogen om een grotere weerstand te overwinnen.

Wanneer je extrudeert, moet je tegen drie dingen vechten: de wrijving van de vaste deeltjes (voeding) tegen de wand van het vat en de wrijving tussen de vaste deeltjes tijdens de eerste paar omwentelingen van de schroef (toevoerzone); de hechting van de smelt aan de wand van het vat; en de stromingsweerstand in de smelt terwijl deze wordt voortgeduwd.

Thermische principes

Thermoplasten zijn kunststoffen die kunnen smelten als ze heet worden en stollen als ze afkoelen. Waar komt de warmte vandaan om het plastic te smelten? De verwarmers op de toevoerhals en het vat/de matrijs kunnen helpen en zijn belangrijk bij het opstarten, maar de motorinputenergie, de warmte die gegenereerd wordt door de wrijving in het vat wanneer de motor de schroef draait tegen de weerstand van het dikke gesmolten plastic, is de belangrijkste warmtebron voor alle kunststoffen, behalve voor kleine systemen, traag schroefsnelheid¹s, kunststoffen met een hoge smelttemperatuur en extrusiecoatingtoepassingen.

Versnellingsprincipes

Bij de meeste extruders wordt de verandering in schroefsnelheid bereikt door het motortoerental aan te passen. De motor draait meestal op een volle snelheid van ongeveer 1750 tpm, maar dit is te snel voor een extruderschroef.

Als hij zo snel draait, wordt er te veel wrijvingswarmte gegenereerd en is de verblijftijd van de kunststof te kort om een uniforme, goed gemengde smelt te bereiden. Typische reductieverhoudingen liggen tussen 10:1 en 20:1. De eerste trap kan zowel tandwielen als katrollen gebruiken, maar de tweede trap gebruikt tandwielen en de schroef bevindt zich in het midden van het laatste grote tandwiel.

In sommige langzaam draaiende machines (zoals dubbele schroeven voor UPVC) kunnen er drie reductietrappen zijn en kan de maximale snelheid slechts 30 tpm of minder zijn (verhoudingen tot 60:1). Aan het andere uiterste kunnen sommige zeer lange dubbele schroeven die gebruikt worden voor het mengen 600 tpm of sneller draaien, waardoor een zeer lage vertragingssnelheid en veel diepe koeling nodig zijn.

Wat zijn de procesparameters voor extrusievormen?

Extrusievormparameters bepalen de productkwaliteit en -efficiëntie en spelen een cruciale rol in diverse productiesectoren.

Extrusievormparameters zijn onder andere de temperatuur van het vat, de schroefsnelheid en het matrijsontwerp, die invloed hebben op de vloei, vorm en nauwkeurigheid, wat essentieel is voor een optimale productie in verpakking en bouw.

Temperatuur

Temperatuur is een van de belangrijke voorwaarden voor een soepel verloop van het extrusievormen. Uitgaande van vaste materialen in poeder- of korrelvorm, worden producten met een hoge temperatuur geëxtrudeerd uit de matrijskop en ondergaan ze een complex temperatuurveranderingsproces.

Strikt genomen zou de extrusievormtemperatuur moeten verwijzen naar de temperatuur van de plastic smelt, maar deze temperatuur hangt voor een groot deel af van de temperatuur van het vat en de schroef, en een klein deel komt van de wrijvingswarmte die ontstaat tijdens het mengen in het vat.

Om het plastic in het vat soepel te transporteren, te smelten, te homogeniseren en te extruderen en om efficiënt onderdelen van hoge kwaliteit te produceren, is het belangrijk om de temperatuur van elk deel van het vat te regelen. De temperatuur van het vat wordt geregeld door het verwarmings- en koelsysteem en de temperatuurregeling² systeem van de extruder.

De hoofdtemperatuur moet onder de thermische ontbindingstemperatuur van de kunststof worden gehouden en de temperatuur bij de matrijs kan iets lager zijn dan de hoofdtemperatuur, maar de plastic smelt moet gegarandeerd een goede vloeibaarheid hebben.

Ook zullen de temperatuurschommelingen en temperatuurverschillen tijdens het spuitgietproces defecten veroorzaken zoals restspanning, ongelijke sterkte op elk punt en een dof oppervlak op de kunststof onderdelen. Er zijn veel factoren die dergelijke schommelingen en temperatuurverschillen veroorzaken, zoals onstabiele verwarmings- en koelsystemen, veranderingen in de schroefsnelheid enzovoort, maar het ontwerp en de selectie van de schroef hebben de grootste invloed.

Druk

Als je extrudeert, moet het plastic door de matrijs duwen. Het is alsof je tandpasta uit een tube probeert te persen. Je moet hard duwen om het eruit te krijgen. De druk binnenin het plastic als het door het vat gaat, zorgt ervoor dat het smelt en een stevig onderdeel wordt.

Als je de matrijsdruk verhoogt, kun je de smelt beter laten mengen en het product dichter maken. Maar als je de druk te hoog opvoert, maak je minder product.

Net als temperatuur zullen drukveranderingen in de loop der tijd periodieke schommelingen veroorzaken, die ook een nadelig effect hebben op de kwaliteit van kunststof onderdelen.

Veranderingen in de schroefsnelheid en instabiliteit in de verwarmings- en koelsystemen zijn allemaal oorzaken van drukschommelingen. Om drukschommelingen te beperken, moet de schroefsnelheid redelijk onder controle gehouden worden om de nauwkeurigheid van de temperatuurregeling van de verwarmings- en koelapparaten te garanderen.

Uitdrijvingssnelheid

De extrusiesnelheid (ook wel extrusiesnelheid genoemd) is de hoeveelheid kunststof die in een bepaalde tijd uit de matrijs van de extruder komt. De extrusiesnelheid wordt meestal gemeten in kilogram per uur of meter per minuut. De grootte van de extrusiesnelheid vertelt je hoeveel de extruder kan maken.

Er zijn veel factoren die de extrusiesnelheid beïnvloeden, zoals de structuur van de matrijs, de schroef en het vat, de schroefsnelheid, de structuur van het verwarmings- en koelsysteem en de eigenschappen van de kunststof.

Zowel de theorie als de praktijk hebben aangetoond dat de extrusiesnelheid³ neemt toe met de toename van de schroefdiameter, de diepte van de spiraalgroef, de lengte van de homogenisatiesectie en de schroefsnelheid, en neemt toe met de toename van de smeltdruk aan het einde van de schroef en de afstand tussen de schroef en het vat.

Als de structuur van de extruder, het type kunststof en het type kunststof onderdelen bepaald zijn, is de extrusiesnelheid alleen gerelateerd aan de schroefsnelheid. Daarom is het aanpassen van de schroefsnelheid de belangrijkste maatregel om de extrusiesnelheid te regelen.

De extrusiesnelheid verandert ook tijdens de productie, wat de vorm en grootte van de kunststof onderdelen beïnvloedt. Naast het juiste schroefontwerp en de juiste afmetingen moet je dus ook de schroefsnelheid en extrusietemperatuur regelen. Op die manier kun je voorkomen dat de extrusiedruk en smeltviscositeit veranderen door temperatuurveranderingen. Zo voorkom je dat de extrusiesnelheid verandert.

Tractie snelheid

Als je plastic extrudeert, krijg je een lang, doorlopend onderdeel. Je hebt iets nodig om het eruit te trekken. Het plastic wordt uitgerekt als het uit de matrijs komt en er wordt aan getrokken. Hoe meer je het uitrekt, hoe sterker het wordt in de richting waarin je het uitrekt, maar het krimpt ook meer als het afkoelt.

Meestal trek je het uit met dezelfde snelheid als waarmee je het extrudeert. De verhouding tussen hoe snel je trekt en hoe snel je extrudeert heet de trekverhouding⁴. Het moet meer dan 1 zijn.

Wat zijn de stappen van kunststofextrusie?

Kunststofextrusie zet ruw kunststofmateriaal om in continue vormen zoals buizen en platen, die van cruciaal belang zijn voor tal van productietoepassingen.

Bij kunststofextrusie wordt ruw kunststof door een matrijs gevoerd, gesmolten, gevormd en gekoeld om continue profielen zoals buizen en platen te maken.

Voeden en voorverwarmen

Het voedingsapparaat van de kunststof extruder maakt meestal gebruik van een trechterontwerp om de kunststof grondstof in het vat te brengen. Tijdens het voedingsproces moet de grondstof worden voorverwarmd om de vloeibaarheid en het smelteffect te verbeteren. Voorverwarming kan worden bereikt door een verwarmingselement buiten het vat, of de grondstof kan worden voorverwarmd door een voorverwarmer.

Smelten en transporteren

Wanneer de grondstof in het vat gaat, blijft de schroef het naar voren duwen. Ondertussen verwarmt het verwarmingselement buiten het vat de grondstof, waardoor deze smelt en een kleverige vloeistof wordt. De schroef en het verwarmingselement werken samen om de vloeistof lagen in het vat te laten vormen.

De schroef is een belangrijk onderdeel van de kunststofextruder en zijn vorm en structuur hebben een groot effect op hoe goed hij de kunststof smelt en verplaatst. De schroef wordt meestal in secties gemaakt, waarbij verschillende delen van de schroef verschillende draaddieptes en -breedtes hebben om met verschillende soorten kunststof te kunnen werken.

Hoe snel de schroef draait is ook belangrijk voor hoe goed het plastic smelt en verplaatst, en je moet de snelheid aanpassen aan het soort plastic dat je gebruikt, hoe heet het is en wat je wilt maken.

Extrusie en vormen

Nadat de kunststof gesmolten en getransporteerd is, bereikt de kunststofsmelt het matrijsdeel. De matrijs extrudeert de smelt in de gewenste vorm volgens de vorm en vereisten van het product. De structuur en het ontwerp van de matrijs hebben een belangrijke invloed op het vormingseffect van het product en moeten worden ontworpen en vervaardigd volgens de vereisten van het product.

Wanneer de smelt wordt geëxtrudeerd, wordt deze onderworpen aan druk en schuifkrachten in de matrijs en vormt zich geleidelijk de vorm van het product. Tegelijkertijd koelt het koelsysteem buiten de matrijs het product om het in een bepaalde vorm en grootte te houden. De koelsnelheid en koelmethode moeten worden aangepast aan het materiaal en de vereisten van het product.

Tractie en snijden

Na de extrusie en het vormen moet het product uit de matrijs getrokken en gesneden worden. Het trekapparaat maakt meestal gebruik van een rups- of rolontwerp om het product door wrijving uit de matrijs te trekken. Het snijmechanisme snijdt volgens de lengte en vereisten van het product om de specificaties en kwaliteit van het product te garanderen.

Wat zijn de kenmerken van het kunststof extrusieproces?

Het kunststof extrusieproces is een veelzijdige productiemethode die veel wordt gebruikt om doorlopende profielen met een consistente doorsnede te produceren, wat essentieel is voor industrieën zoals de bouw en de verpakkingsindustrie.

Bij kunststofextrusie worden pellets gesmolten en door een matrijs gevormd. Dit biedt veelzijdigheid, efficiëntie en kosteneffectiviteit voor productie op grote schaal.

Precisie Plastic Vormen

De precisie van geëxtrudeerde producten is relatief hoog en er kunnen producten worden gemaakt met een diameter, dikte en lengte die overeenkomen met de gespecificeerde precisie. Precisieproducten hebben zeer belangrijke toepassingen in alle lagen van de bevolking omdat ze beter kunnen voldoen aan de behoeften van de klant of omdat ze vrij complexere producten kunnen ontwikkelen.

Kunststofextrusie is een proces dat het vormen van kunststof preciezer kan maken en allerlei complexe kunststof producten kan produceren, zoals buizen, profielen, platen, enz. Door de parameters van de extruder en de matrijsstructuur aan te passen, kunnen de grootte en vorm van de geproduceerde producten nauwkeurig worden geregeld om te voldoen aan de behoeften van verschillende klanten.

Hoge productie-efficiëntie

Vergeleken met andere kunststofverwerkingsmethoden is de plastic extrusieproces⁵ heeft een hogere productie-efficiëntie. Het productieproces van kunststof extrusievormen is eenvoudig en gemakkelijk en kan worden geautomatiseerd. De productie-efficiëntie is relatief hoog en je kunt in korte tijd veel producten maken.

Een extruder kan continu kunststof producten tot honderden meters lang produceren, met een hoge productiesnelheid, automatische productie, lagere arbeidskosten en een verbeterde productie-efficiëntie. Bovendien, extrusievormen⁶ kan ook continu worden geproduceerd zonder te stoppen voor matrijsvervanging, waardoor de productietijd sterk wordt verkort. Geschikt voor massaproductie.

Sterke controleerbaarheid

U kunt de plastic extrusie⁷ proces om verschillende producten te maken. Je kunt de temperatuur, druk, snelheid en andere dingen op de extruder veranderen om het materiaal en het proces te laten werken voor verschillende producten. Je kunt ook de matrijs veranderen wanneer je verschillende producten wilt maken.

Glad productoppervlak

Kunststof producten gemaakt door kunststofextrusie hebben een glad oppervlak en een stabiele kwaliteit. Wanneer het plastic geëxtrudeerd en afgekoeld wordt door de mal, ontstaan er niet gemakkelijk bubbels en defecten aan het oppervlak. Het ziet er goed uit en voelt goed aan, en is geschikt voor gelegenheden met hoge eisen aan het productoppervlak.

Uitstekende mechanische eigenschappen

Extrusieproducten hebben uitstekende mechanische eigenschappen, zoals slijtvastheid, bestendigheid tegen hoge temperaturen, corrosiebestendigheid, hoge sterkte en een goede taaiheid. Deze uitstekende mechanische eigenschappen⁸ maken geëxtrudeerde producten op grote schaal gebruikt in verschillende gebieden, zoals chemische vezels, bouwmaterialen, elektronica, auto's, verpakking en andere industrieën.

Diverse vormen

Met extrusiegieten kun je allerlei producten maken, zoals buizen, platen, folies, profielen enzovoort. Je kunt ze ook op maat maken. De producten zijn zeer flexibel.

Lage productiekosten

Extrusievormen is goedkoop om te produceren omdat de apparatuur en het proces voor deze technologie eenvoudig zijn en het uitvalpercentage laag is. Bij het maken van producten zijn de kosten belangrijk. Extrusievormen is dus een goede keuze voor het maken van producten.

In het proces van plastic extrusie worden plastic deeltjes verwarmd en zachter gemaakt voordat ze worden geëxtrudeerd, waardoor er minder afval is en grondstoffen maximaal worden bespaard. Bovendien kan de extruder de hoeveelheid extrusie nauwkeurig regelen, waardoor verspilling van grondstoffen wordt voorkomen, de benuttingsgraad van grondstoffen wordt verbeterd en de productiekosten worden verlaagd.

Wat zijn de toepassingsgebieden van Kunststof Extrusie?

Kunststofextrusie is een integraal onderdeel van de productie en voorziet diverse industrieën van op maat gemaakte kunststof producten, van auto-onderdelen tot verpakkingen.

Kunststofextrusie wordt gebruikt in auto-onderdelen, bouwmaterialen, consumentenproducten en verpakkingen en biedt veelzijdigheid, verbeterde eigenschappen, kosteneffectiviteit en ontwerpflexibiliteit.

Home Decoratie Materialen

Op het gebied van woningdecoratie wordt ook veel gebruik gemaakt van plastic extrusietechnologie. Met extrusietechnologie kunnen decoratieve materialen zoals vloeren, wandpanelen en plinten worden gemaakt. Deze materialen zijn niet alleen mooi en gemakkelijk te installeren, maar hebben ook een goede slijtvastheid, waterbestendigheid en corrosiebestendigheid. Het plastic extrusieproces biedt een meer diverse en milieuvriendelijke keuze voor woningdecoratie.

Deur- en raamprofielen

In de bouwsector hebben kunststof deur- en raamprofielen geleidelijk de traditionele houten en metalen deur- en raamprofielen vervangen omdat ze licht zijn, niet roesten en gemakkelijk te maken zijn.

PVC is een van de belangrijkste materialen voor het maken van deur- en raamprofielen. Je kunt deur- en raamkozijnen, vleugels en andere onderdelen met verschillende vormen maken door het pvc uit een machine te persen. Deze onderdelen zien er goed uit, houden de warmte binnen, houden het geluid buiten en maken deel uit van moderne gebouwen.

Buizen

Buizen zijn een van de meest voorkomende dingen die met kunststofextrusie worden gemaakt. Je kunt waterleidingen, gasleidingen of isolatiebuizen maken met extrusie. PVC, PE en PP zijn de populairste kunststoffen om buizen van te maken, omdat ze goede fysieke eigenschappen hebben en gemakkelijk te verwerken zijn. Je kunt met extrusie buizen met verschillende diameters, wanddiktes en lengtes maken voor verschillende toepassingen.

Auto-onderdelen

Kunststofextrusie is ook belangrijk in de auto-industrie. Extrusie kan auto-onderdelen maken zoals dashboards, afdichtingen en andere onderdelen. Deze onderdelen moeten er goed uitzien en de juiste maat hebben. Ze moeten ook tegen een stootje kunnen en niet slijten. Extrusie kan deze onderdelen maken. Het kan goede auto-onderdelen maken die de auto beter maken.

Elektronische en elektrische onderdelen

In de elektronische en elektrische industrie wordt de plastic extrusietechnologie veel gebruikt om allerlei behuizingen, isolatiematerialen, radiatoren en andere onderdelen te maken. Deze onderdelen moeten goed isoleren, hittebestendig en mechanisch sterk zijn. Door de structuur en grootte van de extrusiematrijs aan te passen, kunnen we allerlei complexe vormen en kleuren elektronische en elektrische onderdelen maken om aan de behoeften van verschillende producten te voldoen.

Andere speciale profielen

Naast de gebruikelijke kunststofprofielen die hierboven zijn genoemd, kan de kunststofextrusietechnologie ook verschillende speciale profielen produceren op basis van de behoeften van de klant. Bijvoorbeeld speciale profielen voor veiligheidsrelingen en beschermingsapparaten, precisieprofielen voor medische apparatuur en verlichtingscomponenten, enz. De productie van deze speciale profielen vereist een zeer nauwkeurig matrijsontwerp en geavanceerde extrusietechnologie om te voldoen aan de behoeften van specifieke gebieden.

Conclusie

Kunststofextrusie is een proces dat kunststof naar voren duwt door de schroef in het vat te laten draaien, waarbij mechanische, thermische en vertragingsprincipes een rol spelen. Thermoplasten worden voorverwarmd, gesmolten, naar de mal gebracht om de gewenste vorm te krijgen en worden afgewerkt door middel van tractiesnijden.

Extrusievormen is een geweldige manier om dingen te maken. Het is super precies, supersnel, eenvoudig te controleren en goedkoop. Je kunt er van alles mee maken, zoals huishoudelijke spullen, buizen, deuren en ramen, auto-onderdelen en elektronica. Je kunt allerlei vormen maken die passen bij wat je nodig hebt. Het is geweldig voor allerlei dingen.