Vilka typer av extruders används allmänt inom den moderna plastextrusionsindustrin?

Enkel-skruvextrudern framhävs på grund av sin enkelhet och fördelaktiga egenskaper för mångsidig plastbearbetning. En enkel-skruvextruder består av ett uppvärmt skal och en enda spiralformad skruv. Under smältning och bearbetning transporteras materialen genom die. Fördelarna med enkel-skruvextruders inkluderar:

- Minskade underhållskostnader

- Analytisk och elektrisk styrning stödjer energisnålt bearbetning av enhetliga, fasta plastmaterial (termoplast)

- Säkerställd kvalitetsproduktion för enkla strukturer, t.ex. rör eller plåtar

- Långsamt och låg-påverkande arbete bevarar känsliga hartsar från överhettning

Enkel-skruvextrudrar är bäst lämpade för tillverkning i stora volymer av plastprodukter, såsom polyetenrör. De saknar dock förmågan att utforma eller hantera komplicerade sammansatta material och har en dålig blandningsdesign. Faktum är att de överträffar majoriteten av tvåskruvextrudrar vid genomsnittlig tillverkning. De behåller också förmågan att drivas vid högsta tillverkningshastigheter och är snabbare än specialiserade extrudrar för enskilda uppgifter. När det gäller enkelhet och tillverkningskostnad är det uppenbart att det enkla systemet sparar företaget cirka 30–50 procent vid omfattande partitillverkning av råharpix (utan patentregistrerade tillsatser).

Enkel-skruvextrudrar är fortfarande det första valet för kontinuerlig bearbetning inom global tillverkning av kommoditplaster. De är fortfarande den billigaste och mest pålitliga lösningen när produktspecifikationerna inte kräver blandning av fyllnadsämnen eller reaktiv modifiering.

Tvåskruvsextrudrar: Bäst för värme-känsliga plaster, fyllda plaster och hög blandning

När man bestämmer de bästa blandnings- och bearbetningsalternativen är tvåskruvsextrudrar det bästa valet för de flesta applikationer. De erbjuder utmärkt designflexibilitet, inklusive konfigurerad, balanserad och differentiell rotation för upp till fyra zoner i blandkammaren. Från början kan skruvstängerna designas (lagervis eller sektionsvis) för att förbättra och utveckla den mekaniska interaktionen mellan komponenterna i systemet. Detta hjälper inte bara till vid blandning och bearbetning, utan möjliggör också förbättrad dispersion av förstärkande fyllnader, såsom glasfiber och flamskydd, vilket ger den bästa möjliga dispersionen. Denna funktion är särskilt användbar för tekniska plastmaterial med enhetlig hållfasthet eller PVC. Dessutom är de flesta medicinska kvalitetsmaterial slutligen värmekänsliga, vilket innebär att materialet lätt bryts ner om temperaturen blir för hög och exponeringstiden för lång. Designen möjliggör därför omedelbar och kontinuerlig materialflöde genom systemet. På grund av detta är den inte bara ideell ur termisk synvinkel för medicinska kvalitetsmaterial, utan säkerställer även att materialets nedbrytning i systemet hålls på en låg nivå. Detta är särskilt viktigt för tillverkare av medicintekniska produkter, eftersom varje variation i materialegenskaperna hos en produkt kan förändra dess funktion på ett avgörande sätt, vilket leder till antingen en säker eller osäker medicinteknisk produkt.

Vid livsmedelsklassade polymerer och vissa tillsatser leder blandade material och deras komplicerade strukturer till problem med konsekvensen. Enskruvsalternativ är inte i stånd att uppnå fullständig blandning, medan tvåskruvssystem överträffar de andra alternativen. Tillverkarens rapporter visar att även om motsvarande enkelskruvssystem hanterar ungefär hälften av volymen klarar dessa system i genomsnitt dubbelt så många produktionsserier. Det är särskilt viktigt inom branscher där tillverkningen måste vara extremt konsekvent mellan olika partier, särskilt vid material för flygplanskonstruktion eller läkemedelsförpackningar. Konstruktionen av dessa extrudrar med möjlighet till utbytbara skruvar är vad som gör detta möjligt. Ingenjörer kan justera inställningarna för att styra den kraft som tillämpas under bearbetningen samt styra termiskt olika zoner i maskinen. Denna anpassningsförmåga bidrar till tillfredsställande resultat även vid extrema förhållanden, med varierande tjocklekar och materialstrukturer.

Ramextruders: Material med ultra-hög viskositet och känsligt för skjuvspänning  

Till skillnad från standardmodeller som använder roterande skruvar är ramextruders unika eftersom de använder hydrauliskt tryck för att pressa material genom diear. På grund av detta är de särskilt lämpliga för bearbetning av material som PTFE, som är mycket viskösa eller känsliga för skjuvning. Konstruktionen av dessa extruders skapar ett unikt uppsättning driftförhållanden som undviker överhettning och nedbrytning av dessa material – vilket sker vid skruvsystem – och bevarar därmed integriteten i materialens molekylära struktur, även för de material som är mest känsliga för värme. På grund av detta kan dessa extruders kontinuerligt producera fasta former, såsom stavar, rör och billetter, vid långt högre tryck än konventionella extruders – till och med över 10 000 PSI. Därför är ramextrusion standard inom luft- och rymdfartsindustrin samt kemiprocessindustrin för tillverkning av stora mängder precisionsdelar med mycket strikta toleranser. Dessa extruders är dock inte särskilt mångsidiga och kan endast bearbeta ett enda material åt gången. Därför är ramextruders endast användbara i specialiserade fall där bevarandet av materialens egenskaper är avgörande jämfört med möjligheten att bearbeta flera olika material.

Dessutom är det komplicerat att hålla dessa enheter i drift på grund av de komplexa högtryckshydrauliksystemen, vilket kräver den typ av specialutbildning som operatörer måste genomgå innan de kan arbeta självständigt. Att välja rätt extruder: En steg-för-steg-beslutsprocess

Anpassning av extrudertyp till materialens egenskaper (viskositet, fyllnadsämnen, termisk stabilitet)

Materialens egenskaper vid bearbetning spelar en betydande roll för valet av lämplig extruderkonfiguration. För svåra, högviskosa material som t.ex. hård PVC krävs en kraftfull skruv som kan motstå den nödvändiga bearbetningstorquen utan att stanna. Å andra sidan krävs en mildare process för skärkänsliga material, såsom vissa biopolymers, för att undvika att materialet bryts ner under bearbetningen. Vid fyllda material, t.ex. glasförstärkta kompositer, är det lämpligt att välja cylindrar som är slitstarka samt skruvar som specifikt är utformade för slitstyrka. Material som är termiskt instabila ger också unika problem. De kräver verkligen omfattande temperaturreglering och en kort uppehållstid i maskinen. Det är här tvåskruvsextrudrar visar sin fördel genom sin modulära cylinderkonfiguration, vilken är mer effektiv vid temperaturreglering. Som om slitproblemen inte räckte, visar en sen rapport i Polymer Engineering Journal att material som innehåller mer än 40 % fyllnadsämnen kan slita på utrustningen upp till 60 % mer än ofyllda material.

Statistik av detta slag förstärker behovet av att överväga investeringar i mer robusta komponenter vid bearbetning av starkt fyllda formuleringar.

Anpassa extruderfunktionen till målen för slutprodukten (genomströmning, kvalitet, mångsidighet)

Volymen och kvaliteten på utflödesströmmen avgör verkligen vilken typ av extruder som är mest lämplig för tillämpningen. I fallet med storskalig produktion av extruderade produkter, till exempel rör, är enkel-skruvsystem troligen den bästa lösningen eftersom de är de kostnadseffektivaste pumparna för stora volymer. När tillämpningen däremot kräver hög precision – till exempel vid tillverkning av rör för medicinska ändamål som måste hållas inom en tolerans på ± 0,05 mm – väljer tillverkare ofta extrudrar med sluten reglering av trycket och smältpumpkonfigurationer. Likaså finner produktionsanläggningar som ofta byter mellan olika material att modulära tvåskruvsextrudrar är mycket fördelaktiga, eftersom de möjliggör snabb och enkel utbyte av skruvar direkt i driftugnen. Tillverkningsanläggningar som tillverkar ett brett utbud av liknande produkter har visat att de kan minska omställningstiderna med upp till 30 %, vilket har visats leda till att produktionsanläggningarna fungerar 18 % effektivare året runt.

Frågor som ofta ställs

Vad är fördelarna med enkel-skruvextruders?

De främsta fördelarna med enkel-skruvextruders är lägre driftkostnader, energieffektiv bearbetning, konsekvent produktkvalitet för enkla profiler samt en mildare skjuvhastighet som är lämplig för bearbetning.

På vilket sätt förbättrar två-skruvextruders blandningsprocessen?

Den effektiva blandningen av polymeren med tillsatsmedlen i tekniska plaster stöds av den stora skjuvkraft som genereras av de två skruvarna.

Vilka material är idealiska för bearbetning med kolvmaskiner?

På grund av sin självhydrauliska mekanism, som förhindrar överhettning och sönderbrytning av materialet, är kolvmaskiner idealiska för bearbetning av PTFE och andra material med extremt hög viskositet och känslighet för skjuvkraft.

Vilka faktorer måste beaktas vid val av extruder?

Vid val av extruder måste materialegenskaperna, såsom viskositet, fyllnadsmedel och termisk stabilitet, beaktas, till skillnad från genomströmningen, konsekvensen och flexibiliteten i processen.