Wat is een extruder? Hoe stel ik een extruder in?

Wat is een extruder?

Een extruder is een apparaat dat veel wordt gebruikt in het productieproces. Het wordt voornamelijk gebruikt om grondstoffen in specifieke vormen te vormen door ze te verwarmen, te smelten en te extruderen. Dit proces heet extrusie en wordt vaak gebruikt om verschillende materialen te produceren, waaronder kunststoffen, rubberproducten, metalen, voedsel en meer.

Werkingsprincipe

Het werkingsprincipe van de extruder is gebaseerd op een eenvoudig en efficiënt proces. Eerst worden grondstoffen (meestal korrelige materialen) via een invoersysteem in de extruder gevoerd. Binnenin de machine draait een schroef die de grondstof in een verwarmde cilinder duwt. Hier wordt de grondstof verwarmd en gesmolten tot een extrudeerbare stroomtoestand. Ten slotte wordt de gesmolten stof door een matrijs geperst om de gewenste dwarsdoorsnedevorm te vormen en wordt ze uiteindelijk afgekoeld en gestold tot het eindproduct.

Hoofdcomponenten

De extruder bestaat voornamelijk uit verschillende belangrijke componenten zoals het invoersysteem, de schroef en cilinder, en de matrijs.

• Invoersysteem: Verantwoordelijk voor het transporteren van grondstoffen naar het binnenste gedeelte van de extruder.
• Schroef en cilinder: De schroef draait in de cilinder om de grondstoffen samen te drukken, te verwarmen en te smelten.
• Matrijskop: Deze bepaalt de uiteindelijke vorm van het geëxtrudeerde materiaal. Matrijskoppen van verschillende vormen kunnen worden ontworpen volgens de vereisten van het product.

Toepassingsgebieden

• Kunststofindustrie: Produceert verschillende kunststofproducten, zoals buizen, platen, folies, enz.
• Rubberindustrie: vervaardigt rubberafdichtingen, slangen, enz.
• Metaalverwerking: Extruderen van metaalmaterialen voor gebruik in bouw, auto's en andere sectoren.
• Voedingsindustrie: Produceert verschillende levensmiddelen, zoals noedels, snacks, enz.

Het brede toepassingsgebied van extruders heeft ervoor gezorgd dat ze onmisbare apparatuur zijn in de moderne productie, en hun efficiëntie en flexibiliteit zorgen ervoor dat ze een sleutelrol spelen in verschillende industrieën. Met de voortdurende technologische vooruitgang worden ook het ontwerp en het controlesysteem van extruders voortdurend vernieuwd om zich aan te passen aan veranderende marktbehoeften.

Verschillende soorten extruders

Extruders kunnen volgens hun constructie en werkingsprincipe in vele typen worden onderverdeeld, waarvan enkelvoudige schroefextruders en dubbele schroefextruders twee veelvoorkomende typen zijn.

Enkelvoudige schroefextruder

Constructie en werkingsprincipe:

Een enkelvoudige schroefextruder bestaat uit een schroef die in een cilinder draait. Door de rotatie van de schroef wordt de grondstof naar de uitlaat van de extruder geduwd, waar ze wordt verwarmd en gesmolten om uiteindelijk de gewenste productvorm te vormen.

Toepassingsgebied:

Enkelvoudige schroefextruders zijn geschikt voor het verwerken van relatief eenvoudige materialen, zoals gewone plastic pellets. Ze worden veel gebruikt bij de productie van buizen, folies, draden, enz.

Dubbele schroefextruder

Voordelen en toepassingsscenario's:

Een dubbele schroefextruder heeft twee schroeven die samenwerken of tegen elkaar in draaien. In vergelijking met enkelvoudige schroefextruders hebben dubbele schroefextruders een hogere extrusie-efficiëntie en bredere toepasbaarheid. Ze maken een uniformer mengen en verwerken van diverse materialen mogelijk, inclusief complexe mengsels. Daarom worden dubbele schroefextruders veel gebruikt in de rubber-, kunststoflegeringen-, voedsel-, medische apparatuur- en andere industrieën.

Vergelijk de voor- en nadelen van enkelvoudige schroefextruders:

In vergelijking met enkelvoudige schroefextruders hebben dubbele schroefextruders betere mengeffecten en hogere productiecapaciteiten. Echter, de constructie van een dubbele schroefextruder is complex, en onderhoud en bediening kunnen relatief omslachtig zijn. Bij het selecteren van een extrudertype zijn er afwegingen gebaseerd op specifieke productiebehoeften en materiaaleigenschappen.

Hoe stel je de extruder in?

De prestaties en productie-efficiëntie van de extruder worden beïnvloed door meerdere belangrijke parameters. Correcte parameterinstellingen zijn de sleutel tot een stabiel extrusieproces en uitstekende productkwaliteit.

Temperatuurregeling:

Effect van extrusietemperatuur: Temperatuur beïnvloedt direct de smelt- en vloeibaarheid van grondstoffen, wat een belangrijke invloed heeft op de prestaties en het uiterlijk van het eindproduct.

Hoe stel je het in: Verschillende soorten grondstoffen en producten kunnen verschillende extrusietemperaturen vereisen. Doorgaans hebben extruders meerdere verwarmingszones waar temperaturen individueel kunnen worden ingesteld om een goede smelt en vorming te garanderen.

Druk- en stroomregeling:

Het belang van druk: Druk beïnvloedt direct de extrusiesnelheid en vorm van grondstoffen, en heeft een directe invloed op de grootte en het uiterlijk van het product.

Optimalisatie van stroomsnelheid: Het optimaliseren van de stroomsnelheid kan de productie-efficiëntie verbeteren en een uniforme extrusie garanderen.

Schroefsnelheid

Beïnvloedt de extrusiesnelheid en het mengeffect: De rotatiesnelheid van de schroef beïnvloedt direct de extrusiesnelheid en het mengeffect, en moet worden aangepast aan de kenmerken van de grondstoffen en de productvereisten.

Instellingsmethode: Controleer de rotatiesnelheid van de schroef door de snelheid van de motor aan te passen.

Koelsysteem:

Controle van koelsnelheid: De koelsnelheid beïnvloedt direct de grootte en het uiterlijk van het product. Te snelle of te langzame koeling kan problemen veroorzaken.

Instellingsmethode: Pas de waterstroom en temperatuur van het koelsysteem aan om een juiste koelsnelheid te garanderen.

Matrijsontwerp en -aanpassing:

Beïnvloedt de productvorm: Het ontwerp en de aanpassing van de matrijskop bepalen rechtstreeks de vorm van het geëxtrudeerde materiaal en moeten nauwkeurig worden aangepast aan de ontwerpvereisten van het product.

Instellingsmethode: Controleer de productvorm door de opening en vorm van de matrijs aan te passen.

Machinebedrijfssnelheid:

Productie-efficiëntie: De bedrijfssnelheid hangt direct samen met de productie-efficiëntie van de extruder en moet redelijk worden ingesteld volgens de productspecificaties en kwaliteitsvereisten.

Cilinderdruk:

Beïnvloedt de smelt van grondstoffen: De instelling van de cilinderdruk hangt direct samen met het smeltproces van de grondstoffen in de cilinder en moet worden aangepast aan het smeltpunt en de vloeibaarheid van de grondstoffen.

Door deze belangrijke parameters goed in te stellen, kan de productie-efficiëntie van de extruder worden verbeterd en kan een stabiele productkwaliteit worden gegarandeerd. Bij het aanpassen van parameters is het noodzakelijk om de werking van de extruder nauwlettend te volgen en tijdig aanpassingen te doen op basis van de werkelijke situatie om aan de verwerkingsvereisten van verschillende materialen en producten te voldoen.

Hoe selecteer je schroefparameters voor verschillende grondstoffen?

PC

Kenmerken:

Amorf plastiek, geen duidelijk smeltpunt, glastemperatuur 140°~150°C, smelttemperatuur 215°C~225°C, vormtemperatuur 250°C~320°C.

Het heeft een hoge viscositeit en is gevoelig voor temperatuur. Het heeft een goede thermische stabiliteit binnen het normale verwerkingsbereik. Het decomposeert in principe niet wanneer het langdurig bij 300°C blijft. Het begint te decomponeren wanneer het boven de 340°C komt. De viscositeit wordt minder beïnvloed door de afschuifrate.

Sterk absorberend.

Selectie van schroefparameters:

• L/D heeft de kenmerken van goede thermische stabiliteit en hoge viscositeit. Om het plastificatie-effect te verbeteren, moet zo veel mogelijk een groot aspectratio worden gekozen. Vanwege het brede smelttemperatuurbereik wordt een progressieve schroef gebruikt. L1=30% van de totale lengte, L2=46% van de totale lengte.
• De compressieverhouding ε moet worden aangepast aan de smeltgraad van gradient A, maar de smeltgraad kan momenteel niet worden berekend. Volgens de verwerkingskenmerken van PC van smelten van 225°C tot 320°C kan de gradient A-waarde relatief gemiddeld zijn. De bovenste waarde, wanneer L2 groter is, is de gewone progressieve schroef ε=2~3.
• Andere parameters zoals e, s, φ en de tussenruimte met de cilinder kunnen gelijk zijn aan andere gewone schroeven.

PMMA

Kenmerken:

• De glastemperatuur is 105°C, de smelttemperatuur is groter dan 160°C, de decompositietemperatuur is 270°C en het vormtemperatuurbereik is zeer breed.
• Hoge viscositeit, slechte vloeibaarheid en goede thermische stabiliteit.
• Sterke waterabsorptie.

Selectie van schroefparameters:

• L/D selecteert een graduele schroef met een aspectverhouding van 20 tot 22. Afhankelijk van de nauwkeurigheidsvereisten voor het productvormen, is over het algemeen L1=40% en L2=40%.
• De compressieverhouding ε wordt over het algemeen gekozen tussen 2,3 en 2,6.
• Gezien zijn bepaalde hydrofielheid wordt er aan het fronteinde van de schroef een mengringstructuur toegepast.
• Andere parameters kunnen over het algemeen worden ontworpen volgens de universele schroef, en de speling met de vat moet niet te klein zijn.

PA

Kenmerken:

• Er zijn veel soorten kristallijne kunststoffen; verschillende soorten hebben verschillende smeltpunten, en het smeltbereik is smal. Het smeltpunt van veelgebruikte PA66 is 260°C ~ 265°C.
• Lage viscositeit, goede vloeibaarheid, relatief duidelijk smeltpunt en slechte thermische stabiliteit.

Selectie van schroefparameters:

• L/D selecteert een gemuteerde schroef met een aspectverhouding van 18 tot 20.
• De compressieverhouding wordt over het algemeen gekozen tussen 3 en 3,5, waarbij h3=0,07 tot 0,08D om oververhitting en decompositie te voorkomen.
• Vanwege zijn lage viscositeit moet de speling tussen de terugslagring en het vat zo klein mogelijk zijn, ongeveer 0,05, en de speling tussen de schroef en het vat is ongeveer 0,08. Indien nodig, afhankelijk van het materiaal, kan het fronteinde uitgerust worden met een terugslagring, en de nozzle moet zelfsluitend zijn.
• Andere parameters kunnen worden ontworpen volgens de algemene schroef.

PET

Kenmerken:

• Het smeltpunt is 250℃~260℃, en de vormtemperatuur van blowmolding-grade PET is breder, ongeveer 255℃~290℃.
• Blowmolding-grade PET heeft een hoge viscositeit; temperatuur heeft een grote invloed op de viscositeit en heeft een slechte thermische stabiliteit.

Selectie van schroefparameters

• L/D wordt over het algemeen genomen als 20, drietrapsverdeling L1=50%-55%, L2=20%.
• Gebruik een schroef met lage afschuiving en lage compressieverhouding. De compressieverhouding ε is over het algemeen 1,8 tot 2. Tegelijkertijd zullen afschuiving en oververhitting verkleuring of troebelheid veroorzaken h3=0,09D.
• Er is geen mengring aan het fronteinde van de schroef om oververhitting en materiaalophoping te voorkomen.

PVC

Kenmerken:

• Het heeft geen duidelijk smeltpunt; bij 60℃ wordt het zacht, bij 100℃~150℃ wordt het visco-elastisch, bij 140℃ smelt het en ontleedt het tegelijkertijd, bij 170℃ ontleedt het snel, het smeltpunt ligt dicht bij het ontleedpunt en het ontleedt en geeft HCl-gas af.
• De thermische stabiliteit is slecht; temperatuur en tijd zullen decompositie veroorzaken, en de vloeibaarheid is slecht.

Selectie van schroefparameters:

• De temperatuurregeling is strikt, en het schroefontwerp moet zo laag mogelijk zijn om oververhitting te voorkomen.
• De schroef en het vat moeten corrosievrij zijn.
• Het injectieproces moet streng gecontroleerd worden.
• Over het algemeen zijn de schroefparameters L/D=16~20, h3=0,07D, ε=1,6~2, L1=40%, L2=40%.
• Om materiaalophoping te voorkomen, is er geen terugslagring, en de kopconus is 20°~30°, wat meer geschikt is voor zachte rubber. Als de productvereisten hoger zijn, kan een gescheiden schroef zonder doseersectie gebruikt worden. Deze soort schroef is geschikt voor hard PVC. Het is geschikter, en om samen te werken met temperatuurregeling, worden koelwater- of oliegaten toegevoegd in de invoersectie van de schroef, en wordt er buiten het vat een koude water- of olietank toegevoegd. De temperatuurregelprecisie is ongeveer ±2℃.