Was ist ein Extruder? Wie richtet man einen Extruder ein?

Was ist ein Extruder?

Ein Extruder ist ein Gerät, das im Fertigungsprozess weit verbreitet ist. Er dient hauptsächlich dazu, Rohstoffe durch Erhitzen, Schmelzen und Extrudieren in Produkte mit bestimmten Formen zu verwandeln. Dieses Verfahren wird als Extrusion bezeichnet und wird üblicherweise zur Herstellung einer Vielzahl von Materialien wie Kunststoffen, Gummiprodukten, Metallen, Lebensmitteln und mehr verwendet.

Arbeitsweise

Das Funktionsprinzip des Extruders basiert auf einem einfachen und effizienten Verfahren. Zunächst werden die Rohstoffe (in der Regel körnige Materialien) über ein Beschickungssystem in den Extruder geleitet. Im Inneren der Maschine dreht sich eine Schnecke und drückt das Rohmaterial in einen beheizten Zylinder. Dort wird das Rohmaterial erhitzt und in einen extrudierbaren Zustand geschmolzen. Schließlich wird das geschmolzene Material durch eine Düse extrudiert, um die gewünschte Querschnittsform zu erhalten, und schließlich abgekühlt und zum Endprodukt verfestigt.

Hauptkomponenten

Der Extruder besteht hauptsächlich aus mehreren Hauptkomponenten wie dem Zuführsystem, der Schnecke, dem Zylinder und der Düse.

• Beschickungssystem: Verantwortlich für den Transport von Rohstoffen in das Innere des Extruders.
• Schnecke und Zylinder: Die Schnecke dreht sich im Zylinder und verdichtet, erhitzt und schmilzt die Rohstoffe.
• Düsenkopf: Er bestimmt die endgültige Form des stranggepressten Materials. Düsenköpfe verschiedener Formen können je nach Produktanforderungen entworfen werden.

Anwendungsbereiche

• Kunststoffindustrie: Produziert verschiedene Kunststoffprodukte wie Rohre, Platten, Folien usw.
• Gummiindustrie: Herstellung von Gummidichtungen, Schläuchen usw.
• Metallverarbeitung: Strangpressen von Metallwerkstoffen zur Verwendung im Bauwesen, in der Automobilindustrie und in anderen Bereichen.
• Lebensmittelindustrie: Produziert verschiedene Lebensmittel, wie Nudeln, Snacks usw.

Aufgrund ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten sind Extruder in der modernen Fertigung unentbehrlich geworden und spielen aufgrund ihrer Effizienz und Flexibilität eine Schlüsselrolle in verschiedenen Branchen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie werden auch die Konstruktion und das Steuerungssystem von Extrudern ständig erneuert, um sich an die veränderten Marktanforderungen anzupassen.

Verschiedene Arten von Extrudern

Extruder lassen sich je nach Aufbau und Funktionsprinzip in zahlreiche Typen unterteilen, von denen Einschneckenextruder und Doppelschneckenextruder zwei gängige Typen sind.

Einschneckenextruder

Aufbau und Funktionsweise:

Ein Einschneckenextruder besteht aus einer Schnecke, die sich in einem Zylinder dreht. Durch die Rotation der Schnecke wird das Rohmaterial zum Ausgang des Extruders gedrückt, wo es erhitzt und geschmolzen wird, um schließlich die gewünschte Produktform zu erhalten.

Umfang der Anwendung:

Einschneckenextruder eignen sich für die Verarbeitung einiger relativ einfacher Materialien, wie z. B. gewöhnliches Kunststoffgranulat. Sie werden üblicherweise für die Herstellung von Rohren, Folien, Drähten usw. verwendet.

Zweischneckenextruder

Vorteile und Anwendungsszenarien:

Ein Doppelschneckenextruder hat zwei Schnecken, die zusammenarbeiten oder gegeneinander rotieren. Im Vergleich zu Einschneckenextrudern haben Doppelschneckenextruder eine höhere Extrusionsleistung und einen größeren Anwendungsbereich. Sie ermöglichen ein gleichmäßigeres Mischen und Verarbeiten einer Vielzahl von Materialien, einschließlich komplexer Mischungen. Daher sind Doppelschneckenextruder in der Gummi-, Kunststofflegierungs-, Lebensmittel-, Medizintechnik- und anderen Industrien weit verbreitet.

Vergleichen Sie die Vor- und Nachteile von Einschneckenextrudern:

Im Vergleich zu Einschneckenextrudern haben Doppelschneckenextruder bessere Mischeffekte und höhere Produktionskapazitäten. Allerdings ist der Aufbau eines Doppelschneckenextruders komplex, und Wartung und Betrieb können relativ mühsam sein. Bei der Auswahl eines Extrudertyps müssen je nach den spezifischen Produktionsanforderungen und Materialeigenschaften Kompromisse eingegangen werden.

Wie richte ich den Extruder ein?

Die Leistung und die Produktionseffizienz des Extruders werden durch mehrere Schlüsselparameter beeinflusst. Die richtige Einstellung der Parameter ist der Schlüssel zur Gewährleistung eines stabilen Extrusionsprozesses und einer hervorragenden Produktqualität.

Temperaturkontrolle:

Einfluss der Extrusionstemperatur: Die Temperatur wirkt sich direkt auf das Schmelzen und die Fließfähigkeit von Rohstoffen aus, was wiederum einen wichtigen Einfluss auf die Leistung und das Aussehen des Endprodukts hat.

Wie man es einrichtet: Verschiedene Arten von Rohstoffen und Produkten können unterschiedliche Extrusionstemperaturen erfordern. In der Regel verfügen Extruder über mehrere Heizzonen, in denen die Temperaturen individuell eingestellt werden können, um ein ordnungsgemäßes Schmelzen und Formen zu gewährleisten.

Druck- und Durchflussregelung:

Die Bedeutung des Drucks: Der Druck wirkt sich direkt auf die Extrusionsgeschwindigkeit und die Form der Rohstoffe aus und hat einen unmittelbaren Einfluss auf die Größe und das Aussehen des Produkts.

Optimierung der Durchflussmenge: Die Optimierung der Durchflussmenge kann die Produktionseffizienz verbessern und eine gleichmäßige Extrusion gewährleisten.

Schneckendrehzahl

Beeinflusst die Extrusionsgeschwindigkeit und den Mischeffekt: Die Drehgeschwindigkeit der Schnecke wirkt sich direkt auf die Extrusionsgeschwindigkeit und den Mischeffekt aus und muss entsprechend den Eigenschaften der Rohstoffe und den Produktanforderungen angepasst werden.

Einstellverfahren: Steuern Sie die Drehgeschwindigkeit der Schraube, indem Sie die Geschwindigkeit des Motors einstellen.

Kühlsystem:

Kontrolle der Kühlgeschwindigkeit: Die Kühlgeschwindigkeit wirkt sich direkt auf die Größe und das Aussehen des Produkts aus. Eine zu schnelle oder zu langsame Kühlung kann Probleme verursachen.

Einstellungsmethode: Stellen Sie den Wasserdurchfluss und die Temperatur des Kühlsystems ein, um die richtige Kühlleistung zu gewährleisten.

Entwurf und Einstellung der Matrize:

Beeinflusst die Produktform: Das Design und die Einstellung des Düsenkopfes bestimmen direkt die Form des extrudierten Materials und müssen entsprechend den Anforderungen des Produktdesigns genau angepasst werden.

Einstellungsmethode: Kontrolle der Produktform durch Einstellung der Öffnung und Form der Matrize.

Geschwindigkeit der Maschine:

Produktionseffizienz: Die Betriebsgeschwindigkeit steht in direktem Zusammenhang mit der Produktionseffizienz des Extruders und muss entsprechend den Produktspezifikationen und Qualitätsanforderungen vernünftig eingestellt werden.

Druck im Fass:

Beeinflusst das Schmelzen von Rohstoffen: Die Einstellung des Zylinderdrucks steht in direktem Zusammenhang mit dem Schmelzvorgang der Rohstoffe im Zylinder und muss entsprechend dem Schmelzpunkt und der Fließfähigkeit der Rohstoffe angepasst werden.

Die korrekte Einstellung dieser Schlüsselparameter kann die Produktionseffizienz des Extruders verbessern und eine stabile Produktqualität gewährleisten. Bei der Einstellung der Parameter ist es notwendig, den Betriebszustand des Extruders genau zu überwachen und rechtzeitig Anpassungen entsprechend der tatsächlichen Situation vorzunehmen, um die Verarbeitungsanforderungen verschiedener Materialien und Produkte zu erfüllen.

Wie wählt man die Schneckenparameter für verschiedene Rohstoffe aus?

PC

Merkmale:

Amorpher Kunststoff, kein offensichtlicher Schmelzpunkt, Glasübergangstemperatur 140°~150°C, Schmelztemperatur 215°C~225°C, Gießtemperatur 250°C~320°C.

Es hat eine hohe Viskosität und ist temperaturempfindlich. Es hat eine gute thermische Stabilität innerhalb des normalen Verarbeitungstemperaturbereichs. Es zersetzt sich grundsätzlich nicht, wenn es lange Zeit bei 300 °C bleibt. Es beginnt sich zu zersetzen, wenn es 340°C überschreitet. Die Viskosität wird durch die Scherrate weniger beeinflusst.

Hochgradig saugfähig.

Auswahl der Schraubenparameter:

• L/D hat die Eigenschaften einer guten thermischen Stabilität und einer hohen Viskosität. Um die Plastifizierwirkung zu verbessern, sollte ein möglichst großes Aspektverhältnis gewählt werden. Wegen des breiten Schmelztemperaturbereichs wird eine progressive Schnecke verwendet. L1=30% der Gesamtlänge, L2=46% der Gesamtlänge.
• Das Verdichtungsverhältnis ε muss an die Schmelzrate aus Gradient A angepasst werden, aber die Schmelzrate kann derzeit nicht berechnet werden. Entsprechend den Verarbeitungseigenschaften von PC beim Schmelzen von 225°C bis 320°C kann der Wert des Gradienten A relativ mittel sein. Der obere Wert, wenn L2 größer ist, die gewöhnliche graduelle Schraube ε=2~3.
• Andere Parameter wie e, s, φ und der Spalt zum Zylinder können die gleichen sein wie bei anderen gewöhnlichen Schrauben.

PMMA

Merkmale:

• Die Glasübergangstemperatur liegt bei 105°C, die Schmelztemperatur bei über 160°C, die Zersetzungstemperatur bei 270°C, und der Formgebungstemperaturbereich ist sehr groß.
• Hohe Viskosität, schlechte Fließfähigkeit und gute thermische Stabilität.
• Starke Wasseraufnahme.

Auswahl der Schraubenparameter:

• L/D wählt eine graduelle Schnecke mit einem Seitenverhältnis von 20 bis 22. Abhängig von den Genauigkeitsanforderungen der Produktformung, im Allgemeinen L1=40% und L2=40%.
• Das Verdichtungsverhältnis ε wird im Allgemeinen zwischen 2,3 und 2,6 gewählt.
• Wegen ihrer gewissen Hydrophilie wird am vorderen Ende der Schnecke eine Mischringstruktur eingesetzt.
• Andere Parameter können im Allgemeinen entsprechend der Universalschnecke ausgelegt werden, wobei der Abstand zum Zylinder nicht zu klein sein sollte.

PA

Merkmale:

• Es gibt viele Arten von kristallinen Kunststoffen, verschiedene Arten haben unterschiedliche Schmelzpunkte, und der Schmelzpunktbereich ist eng. Der Schmelzpunkt des häufig verwendeten PA66 liegt bei 260°C bis 265°C.
• Niedrige Viskosität, gute Fließfähigkeit, relativ klarer Schmelzpunkt und geringe thermische Stabilität.

Auswahl der Schraubenparameter:

• L/D wählt eine Mutantenschraube mit einem Seitenverhältnis von 18 bis 20.
• Das Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen zwischen 3 und 3,5 gewählt, wobei h3=0,07 bis 0,08D ist, um eine überhitzte Zersetzung zu verhindern.
• Wegen der geringen Viskosität sollte der Spalt zwischen dem Rückschlagring und dem Zylinder so klein wie möglich sein, etwa 0,05, und der Spalt zwischen der Schnecke und dem Zylinder beträgt etwa 0,08. Falls erforderlich, kann das vordere Ende je nach Material mit einem Rückschlagring ausgestattet werden, und die Düse sollte selbstsichernd sein.
• Andere Parameter können entsprechend der allgemeinen Schraube ausgelegt werden.

PET

Merkmale:

• Der Schmelzpunkt liegt bei 250℃~260℃, und die Formgebungstemperatur von blasgeformtem PET ist höher, etwa 255℃~290℃.
• Blasgeformtes PET hat eine hohe Viskosität, die Temperatur hat einen großen Einfluss auf die Viskosität, und die thermische Stabilität ist schlecht.

Auswahl der Schraubenparameter

• L/D wird im Allgemeinen mit 20 angenommen, Dreiteilung L1=50%-55%, L2=20%.
• Verwenden Sie eine Schraube mit geringer Scherung und niedrigem Kompressionsverhältnis. Das Kompressionsverhältnis ε beträgt im Allgemeinen 1,8 bis 2. Gleichzeitig führen Scherung und Überhitzung zu Verfärbungen oder Trübungen h3=0,09D.
• Am vorderen Ende der Schnecke befindet sich kein Mischring, um Überhitzung und Materialansammlungen zu vermeiden.

PVC

Merkmale:

• Es hat keinen offensichtlichen Schmelzpunkt, wird bei 60℃ weich, wird bei 100℃~150℃ viskoelastisch, schmilzt bei 140℃ und zersetzt sich gleichzeitig, zersetzt sich schnell bei 170℃, der Erweichungspunkt liegt nahe dem Zersetzungspunkt, und es zersetzt sich und setzt HCl-Gas frei.
• Die thermische Stabilität ist schlecht, Temperatur und Zeit führen zur Zersetzung, und die Fließfähigkeit ist schlecht.

Auswahl der Schraubenparameter:

• Die Temperaturkontrolle ist streng, und die Schnecke sollte so niedrig wie möglich sein, um eine Überhitzung zu vermeiden.
• Die Schraube und der Zylinder müssen korrosionsbeständig sein.
• Der Spritzgießprozess muss streng kontrolliert werden.
• Im Allgemeinen sind die Schraubenparameter L/D=16~20, h3=0.07D, ε=1.6~2, L1=40%, L2=40%.
• Um Materialansammlungen zu vermeiden, gibt es keinen Rückschlagring, und der Kopfkonus beträgt 20°~30°, was für weichen Gummi besser geeignet ist. Wenn die Produktanforderungen höher sind, kann eine getrennte Schnecke ohne Dosierteil verwendet werden. Diese Art von Schnecke ist für Hart-PVC geeignet. Sie ist besser geeignet, und um mit der Temperaturkontrolle zusammenzuarbeiten, werden Kühlwasser- oder Öllöcher innerhalb der Schnecke im Einzugsbereich und ein Kaltwasser- oder Öltank außerhalb des Zylinders hinzugefügt. Die Genauigkeit der Temperaturregelung ist etwa ±2℃.