Extruder
Düse/Werkzeug
Kalibrierung
Kühlung
Abzug
Antrieb
Einfülltrichter
Schnecke
Zylinder
Heizung
Granulat wird aus dem Trichter in die Einzugszone gefördert und durchläuft dann den gesamten Zylinder/Schnecke. Einzugszone tiefe Gänge zur Förderung des noch groben Granulats
Granulat wird in der Aufschmelzzone durch Scherkräfte und Wärme der Heizung (80% / 20%) aufgeschmolzen. Gänge werden zunehmend flacher.
Schmelze wird in der Meteringzone thermisch und stofflich Homogenisiert. Geringe Gangtiefe, Mischteile.
Material wird durch Haften an Zylinder und Schnecke in Förderrichtung befördert.
Abhängig vom jeweiligen Druckgradienten. Negativ bei konventionellen Extrudern, positiv bei fördersteifen Extrudern.
Volumenstrom der zwischen Zylinderwand und Schneckensteg zurück fließt.
Hoher Massendurchsatz bei niedrigen spez. Betriebskosten (Energiebedarf, Verschleiß)
1) Einziehen und fördern von Material
2) Plastifizieren
3) Komprimieren
4) Thermisch und stofflich Homogenisieren
5) Erzeugen des benötigten Schmelzedrucks
3-Zonen-Schnecke
Einzugszone: Zieht das Granulat aus dem Trichte rund fördert es
Kompressionszone: Verdichtet und plastifiziert das Granulat
Meteringzone: Thermisches und stoffliches Homogenisiern. Durchsatzbestimmend
Kurzkompressionsschnecke
Für teilkirstalline Thermoplaste
Langkompressionsschnecke
Stetige kompression von Einzug bis Schneckenspitze. Für empfindliche Materialien (PVC)
Barriereschnecke
Trennung von Feststoff und Schmelze. Schmelze gelangt in Schmelzekanal. Feststoff bleibt in Feststoffkanal. Feststoffkanal läuft aus, Schmelzekanal ist zur Schneckenspitze hin offen.
Entgasungsschnecke
Abrupte Querschnitsänderung lässt Gase expandieren welche über eine Öffnung im Zylinder entweichen können. Nützlich für Materialien bei denen bei der Verarbeitung Wassermoleküle als Nebenprodukt entstehen
> Druckaufbau entsteht in der Meteringzone.
> Überlagerung der Schlepp- und Druckströmung.
> Werkzeuggegendruck erzeugt negative Druckströmung in der Meteringzone.
> Nuten im Eingangsbereich erzeugen eine Zwangsförderung des Granulates.
> Granulat darf nicht in den Nuten anfangen zu plastifizieren. Deshalb Kühlung der Nutbuchsen.
> Druck wird bereits im Einzugsbereich aufgebaut und ist somit nichtmehr vom Werkzeuggegendruck abhängig.
> Wirkung der äußeren Heißung lässt mit zunehmender Schneckendrehzahl ab.
> Eingebrachte Energie ist ca. 80% aus Reibung und 20% aus Heizung.
1) Granulat schmilzt zuerst an der heißen Zylinderwand.
2) Aktive Flanke scharbt die Schmelze ab welche sich vor dieser Sammelt.
3) Leckströmung erzeugt Schmelzefluss hinter der passiven Flanke.
4) Beide Ströme dringen in die Feststoffinsel ein.
> Feststoff wird nur schlecht durchmischt und schmilzt nur langsam auf Grund der schlechten wärmeleitfähigkeit des Granulates
> teurer als ein Einschneckenextruder
> teure Lageranordnung
> aufwendige Getriebe
> zwei Schnecken
Gleichlaufender Doppelschneckenextruder
> Vor allem geeignet für die Compoundierung. (Einmischen von Füll-, Farb-, und Verstärkungsstoffen)
> Gute Durchmischung aufgrund der Zwickelzone.
> Selbstreinigendes Verhalten ermöglicht schnelle Materialänderungen (Farbe, Material…)
Gegenlaufender Dopppelschneckenextruder
> Geringere/Schonendere Durchmischung.
> Wird vor allem für Hart-PVC eingesetzt.
> Kein Austausch der Schmelze zwischen den Schrauben.
> Zwangsförderung dadurch gegeben, dass die Schmelze immer in der c-förmigen Kammer bleibt.
Breitschlitzverteiler
> Verteilt den Schmelzestrom in die Breite
> Schmelze tritt in den sich verjüngenden Verteilerkanal ein
> Ungleichmäßiges Austreten kann im Drosselfeld mit Drosselelementen korrigiert werden
Dornhalter
> Schlauchförmiger Schmelzeaustritt
> Strömungsförmige Verdrängungskörper verteilen die Schmelze zur gewünschten Form
> Schmelze fließt um den Dornhaltersteg und bildet dahinter eine Bindenaht
Pinole
> Verteiler wird quer angeströmt
> Prinzip: Auf einen Konus aufgewickelter Bügelverteiler
Wendelverteiler
> Für Rohre und Schläuche
> Keine Bindenähte und Fließmakierungen
> Fixierung der Schmelze in Form und Abmessung
> Kühlung innerhalb der Kalibrierung muss ausreichen, damit sich der Querschnitt beim übergang in die Kühlstrecke nicht mehr verformt
> Anpressen der Schmelze durch Druckluft oder Vakuum an die Kalibratorwände
> Länge Kalibrierung abhängig von Durchsatz und Querschnitt
> Abkühlen der Schmelze, sodass sich der Querschnitt im Abzug nicht verformt
> Meist mit Druckluft, Wasser oder Wassersprühsystem
Platten/Tafel und Flachfolienextrusion
> Unterscheidung Platte/Folie ob man es aufwickeln kann oder nicht
> Beide Verfahren haben ein Breitschlitz-Werkzeug
> Glättwerk dient der Kalibrierung und der Abkühlung
Blasfolie
> Für breite und dünne Folien
> Schlauchförmiger austritt der Schmelze aus Wendelverteiler
> Schmelze wird von innen mit Luft “aufgepustet” wodurch sich der gewünschte Umfang im Kalibrierkorb einstellt
> Flachlegung faltet die Folie zusammen
> Wendestangen halten die Luft zurück
Coextrusion
> Extrudieren von mehreren Schmelzen (Materialien/Farbe)
> Jede Schmelze hat einen eigenen Extruder
> Werkzeug führt die Schmelzen zusammen
> Herstellung mehrschichtiger Verbunde (z.B. Kabelisolierungen/Verpackungen)
Verfahrensablauf
1) Schlauch wird extrudiert bis er die nötige Länge hat
2) Werkzeug schließt sich um den Schlauch - Entstehung von Quetschkanten
3) Messer trennt den Schlauch am Werkzeugoberteil ab
4) Werkzeug fährt zur Blasstation
5) Blasdorn fährt ein und leitet Druckluft in den Schlauch, welcher sich an die Werkzeugwand legt
6) Entformen und abtrennen der Quetschkanten (Butzen)
Maschinenkomponenten
1) Maschinengestell mit Schließeinheit und Blasstation
2) Werkzeug
3) Extruder
4) Umlenkkopf
5) Steuerschrank
Schmelzfestigkeit
> Schmelze darf sich nach dem Extrudieren nicht unter seinem eigenen Gewicht auslängen
Schweißbarkeit
> Schmelze muss gut schweißbar sein, damit die Quetschnäte genügend Festigkeit aufweisen
Einsatzzweck
> Anpassen der Wanddicke auf unterschiedliche Umfangsverstreckung in Werkzeugen
> Einsparung von Material
> Verhinderung von unnötig langen Kühlzeiten aufgrund von zu dicken Wandstärken
Technische Umsetzung
> Servohydraulik fährt entweder den Innen- oder Außenkonus einer Pinole nach oben oder unten
> Dadurch unterschiedlicher Ausströmquerschnitt - unterschiedliche Wanddicke
> Bei nicht rotationssymetrischen Bauteilen kann der Schlauch über den Umfang Profiliert werden
> Kombination aus Profilierung des Umfangs und der Länge wird Partielle Wanddickensteuerung genannt
> Über den Umfang profiliertes Düsenmundstück
> Schnelles Herausdrücken der Schmelze
> Schlauch hat weniger Zeit sich unter seinem Eigengewicht auszulängen
> Schlauch ist gleichmäßig warm und kühlt nicht am unteren Ende schon ab
> Mehrere Extruder können gleichzeitig den Speicherraum befüllen
> Speicherraum wird vom Extuder gefüllt
> Ringkolben drückt hydraulisch die Schmelte durch die Düse
> Vorformling wird in Umfang und Längsrichtung verformt
> Umformen nahe Glasschmelztemp. erzeugt hohe Orientierung der Schmelze - Verbesserung mech. Eigenschaften und Transparenz
> Längsstreckung mittels Reckstange/Dorn
> Fast ausschließlich PET
> Vorformling wird mit Spritzgießen hergestellt
> Ähnlich wie beim Blasformen
> Reckstange noch zusätzlich
> Wenn Vorformlinge gekauft werden muss kein Extruder angeschlossen sein
Erste Wärme (Spritzstreckblasprozess)
> Vorformling wird Spritzgegossen
> Konditionierung auf Verstrecktemperatur
> Anschließend Streckblasen
+ Energetisch besserer Prozess
Zweite Wärme
> Zwei getrennte Prozesse. Vorformlingsherstellung geschieht seperat vom Streckblasen
> Zugekaufte Vorformlinge werden anschließend wieder auf Verstrecktemperatur aufgeheizt und streckgeblasen
Verfahrensschritte
1) Aufheizvorgang
2) Umstell- und Formvorgang
3) Abkühlvorgang
Aufheizmethoden
1) Konvektionswärmung
> Gebläse mit heißer Luft
>
2) Kontaktwärmung
3) infrarot-Strahlungswärmung
Einstationmaschine
1) Einlegen
2) Aufheizen
3) Ausfahren des Heizsystems
4) Vorformen
5) Ausformen
6) Kühlen
7) Entnehmen
Mehrstationmaschine
> Heizstation und Formstation sind voneinander getrennt
> Langsamerer Prozesschritt bestimmt die Taktzeit
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