Im Folgenden finden Sie wichtige Grundsätze, die Sie bei der Extrusion beachten sollten.Sie sollen dazu beitragen, Geld zu sparen, qualitativ hochwertigere Produkte zu liefern und die Ausrüstung effizienter zu nutzen.
1. Das mechanische Prinzip. Die Grundmechanik der Extrusion ist einfach: Eine Schnecke dreht sich in einem Zylinder und drückt den Kunststoff vorwärts.Eine Schraube ist eigentlich eine schiefe Ebene oder Rampe, die um einen zentralen Kern gewickelt ist.Ziel ist es, die Kraft zu vervielfachen, sodass ein großer Widerstand überwunden werden kann.Bei einem Extruder müssen drei Widerstände überwunden werden: das Reiben fester Partikel (der Zufuhr) an der Zylinderwand und aneinander in den ersten paar Umdrehungen der Schnecke (der Zufuhrzone);die Haftung der Schmelze an der Zylinderwand;und Strömungswiderstand innerhalb der Schmelze, wenn diese vorwärts gedrückt wird.
Sir Isaac Newton erklärte, dass, wenn sich ein Ding nicht in eine bestimmte Richtung bewegt, die Kräfte, die auf es einwirken, in dieser Richtung ausgeglichen werden.Die Schraube bewegt sich nicht in axialer Richtung, obwohl sie sich möglicherweise schnell in Querrichtung um den Umfang dreht.Die axialen Kräfte auf die Schnecke sind also ausgeglichen, und wenn sie mit großer Kraft nach vorne auf die Kunststoffschmelze drückt, muss sie mit gleicher Kraft nach hinten auf etwas drücken.In diesem Fall drückt es auf ein Lager hinter dem Zuführeingang, das sogenannte Drucklager.
Die meisten Einzelschrauben haben Rechtsgewinde, wie die Schrauben und Bolzen, die in der Tischlerei und im Maschinenbau verwendet werden.Von hinten gesehen drehen sie sich gegen den Uhrzeigersinn, während sie versuchen, sich nach hinten aus dem Lauf herauszuschrauben.Bei einigen Doppelschneckenextrudern drehen sich zwei Schnecken in einem Doppelzylinder in entgegengesetzte Richtungen und greifen ineinander, sodass eine rechtsdrehend und die andere linksdrehend sein muss.Bei anderen ineinandergreifenden Doppelschnecken drehen sich beide Schnecken in die gleiche Richtung und müssen daher die gleiche Ausrichtung haben.In allen Fällen gibt es jedoch Drucklager, die die Rückwärtskraft aufnehmen, und das Newtonsche Prinzip gilt weiterhin.
2. Das thermische Prinzip. Extrudierbare Kunststoffe sind Thermoplaste – sie schmelzen beim Erhitzen und werden beim Abkühlen wieder fest.Woher kommt die Hitze zum Schmelzen der Kunststoffe?Das Vorwärmen der Beschickung und Zylinder-/Matrizenheizungen können einen Beitrag leisten und sind beim Start von entscheidender Bedeutung, aber der Energieeintrag des Motors – Reibungswärme, die im Inneren des Zylinders erzeugt wird, wenn der Motor die Schnecke gegen den Widerstand der viskosen Schmelze dreht – ist bei weitem die wichtigste Wärmequelle Für alle außer sehr kleinen Systemen, langsam laufenden Schnecken, Kunststoffen mit hoher Schmelztemperatur und Extrusionsbeschichtungsanwendungen.
Bei allen anderen Vorgängen ist es wichtig, sich darüber im Klaren zu sein, dass die Zylinderheizungen während des Betriebs nicht die primäre Wärmequelle sind und daher weniger Einfluss auf die Extrusion haben, als wir erwarten könnten.Die Temperatur des hinteren Laufs kann weiterhin wichtig sein, da sie den Biss oder die Geschwindigkeit der Feststoffförderung im Futter beeinflusst.Die Kopf- und Düsentemperaturen sollten normalerweise bei oder nahe der gewünschten Schmelzetemperatur liegen, es sei denn, sie werden für einen bestimmten Zweck wie Glanz, Fließverteilung oder Druckkontrolle verwendet.
3. Das Prinzip der Geschwindigkeitsreduzierung. Bei den meisten Extrudern wird die Schneckengeschwindigkeit durch Modifizieren der Motorgeschwindigkeit geändert.Normalerweise drehen Motoren bei voller Drehzahl mit etwa 1750 U/min, was für eine Extruderschnecke jedoch viel zu schnell ist.Würde es so schnell gedreht, würde es zu viel Reibungswärme erzeugen und die Verweilzeit des Kunststoffs wäre zu kurz, um eine gleichmäßige, gut gemischte Schmelze zu erzeugen.Ein typisches Untersetzungsverhältnis liegt zwischen 10:1 und 20:1.Die erste Stufe kann entweder Zahnräder oder einen Riemenscheibensatz verwenden, aber die zweite Stufe verwendet immer Zahnräder und die Schraube befindet sich in der Mitte des letzten, großen Zahnrads.
Bei einigen langsam laufenden Maschinen (z. B. Zwillingsmaschinen für UPVC) kann es drei Untersetzungsstufen geben und die Höchstgeschwindigkeit kann nur 30 U/min oder weniger betragen (mit Verhältnissen bis zu 60:1).Im anderen Extremfall können einige sehr lange Zwillinge, die zum Compoundieren verwendet werden, mit 600 U/min oder mehr laufen, so dass ein sehr niedriges Untersetzungsverhältnis sowie viel intensive Kühlung erforderlich sind.
Manchmal stimmt das Untersetzungsverhältnis nicht mit der Aufgabe überein – die Leistung bleibt ungenutzt – und es ist möglich, einen Satz Riemenscheiben zwischen dem Motor und der ersten Untersetzungsstufe einzubauen, um die Höchstgeschwindigkeit zu ändern.Dadurch wird entweder die Schneckengeschwindigkeit über die vorherigen Grenzen hinaus erhöht oder die Höchstgeschwindigkeit verringert, damit das System mit einem größeren Prozentsatz dieser Höchstgeschwindigkeit laufen kann.Dies erhöht die verfügbare Leistung, reduziert die Stromstärke und vermeidet Motorprobleme.In beiden Fällen kann die Leistung je nach Material und Kühlbedarf erhöht werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 04.05.2017