Samen met het spuitgieten is kunststof extrusie een van de meest gebruikte fabricageprocédés voor het vormen van kunststoffen. Bovendien is het het meest gebruikt voor thermoplasten. Het wordt gebruikt om voorwerpen met een ononderbroken profiel zoals pijpen, buizenstelsel, en deurprofielen te creëren.
Thermoplastische extrusie in haar huidige vorm bestaat al bijna een eeuw. Maar het blijft een krachtig instrument voor de productie van grote volumes van continue profielonderdelen. Klanten werken met plastic extrusie bedrijven om een aangepaste plastic extrusie voor een onderdeel te creëren. Meestal in grote volumes maar soms – zoals bij 3ERP – voor laag-volume productie.
Het kunststof extrusie proces
Om het extrusie proces van kunststoffen te begrijpen, is het nuttig een beeld te krijgen van wat een extruder is en hoe hij werkt. Een extruder bestaat gewoonlijk uit de volgende onderdelen:
- Een trechter, waarin de ruwe kunststof wordt bewaard
- Een toevoertrechter, waar de kunststof vanuit de trechter in de trommel komt
- Een verwarmd vat, met daarin een door een schroefaandrijfmotor aangedreven schroef die het materiaal naar de aanvoerbuis drijft
- Een breekplaat, voorzien van zeven om het materiaal te filteren en de druk te handhaven
- Een aanvoerbuis, waar het nu gesmolten materiaal uit de trommel komt en aan de matrijs wordt geleverd
- Een matrijs, die het materiaal in het gewenste extrusieprofiel vormt
- Een afzonderlijk koelsysteem, dat de extrusie helpt gelijkmatig te stollen
Het proces begint met het vullen van de trechter met vaste grondstof in de vorm van bijvoorbeeld pellets of vlokken. Met behulp van de zwaartekracht door de invoertrechter word het materiaal in de extruderbuis gevoerd.
Zodra het materiaal in de trommel is, begint het te worden verhit via drie of meer warmtezones. Terwijl het materiaal wordt verhit, wordt het tegelijkertijd naar het matrijs einde van de trommel geduwd door een heen en weer bewegende schroef, die door een motor wordt aangedreven. De schroef en de druk genereren ook warmte.
De gesmolten kunststof verlaat het vat via een zeef die door de breekplaat wordt versterkt. Deze zeef verwijdert verontreinigingen uit het materiaal en zorgt voor een gelijkmatige druk in het vat. Het materiaal gaat door een aanvoerbuis in de op maat gemaakte matrijs.
Wanneer het materiaal door de matrijs wordt geperst, neemt het de vorm van de matrijs opening aan en wordt het extrusie proces voltooid. Eenmaal volledig door de matrijs, wordt het extrusie profiel gekoeld in een waterbad of via een reeks koelwalsen, waardoor het stolt.
Kunststof extrusie
Het werkt met een aantal verschillende thermoplasten. Deze materialen worden verhit tot een temperatuur die hoog genoeg is om het materiaal te smelten. Maar niet zo hoog dat thermische ontleding optreedt.
Extrusie kunststoffen worden gewoonlijk aan de extruder toegevoerd in de vorm van kunststof korrels, vergelijkbaar met die welke voor spuitgieten worden gebruikt. Andere vormen zijn poeders, vlokken en korrels.
Veel voorkomende extrusie kunststoffen zijn onder meer:
- Polyetheen (polyethyleen): Geëxtrudeerd tussen 400°C (lage dichtheid) en 600°C (hoge dichtheid)
- Polystyreen: ~450°C
- Nylon: Tussen 450°C en 520°C
- Polypropyleen: ~450°C
- PVC: tussen 350°C en 380°C
In bepaalde gevallen kan de gewenste extrusie kunststof een elastomeer of een thermoharder zijn in plaats van een thermoplast.
Kunststof extrusie toepassingen
Kunststof extrusie bedrijven kunnen een grote verscheidenheid aan onderdelen maken, zolang het onderdeel maar een consistent profiel heeft. Deze profielen zijn ideaal voor buizen, deurprofielen, auto-onderdelen, en nog veel meer.
Buizen en pijpen
Kunststof leidingen, soms gemaakt van PVC of de bovengenoemde thermoplasten, zijn een veel voorkomende kunststof extrusie toepassing omdat zij een eenvoudig cilindrisch profiel hebben. Buitengoten zijn een voorbeeld van geëxtrudeerde buizen.
Draadisolatie
Veel thermoplasten hebben een uitstekende elektrische isolatie en thermische stabiliteit, waardoor ze geschikt zijn voor geëxtrudeerde draad- en kabelisolatie en -ommanteling. Kunststof extrusie bedrijven kunnen voor dit doel ook fluorpolymeren gebruiken.
Raam- en deurprofielen
Kunststof deur- en raamkozijnen zijn zeer geschikt voor extrusie vanwege hun doorlopende profiel en lengte. PVC is een populair materiaal voor deze kunststof extrusie toepassing en alle kunststof extrusie profielen met betrekking tot huishoudelijk beslag.
Weerstrippen
Kunststof extrusie bedrijven maken vaak weerbestendige producten, bijvoorbeeld tochtstrips, waarvan de kunststof extrusie profielen zo zijn ontworpen dat zij nauw aansluiten op deur- en raamkozijnen. Rubbers zijn veelgebruikte weerbestendige materialen.
Ruitenwissers en ruitenwissers
De ruitenwisser van een auto wordt gewoonlijk geëxtrudeerd. De kunsstof extrusie kan een synthetische rubber zijn of het kan co-extrusie van een synthetische rubber met een natuurlijke rubber uitvoeren. Handmatige wisserbladen werken op een vergelijkbare manier als ruitenwissers.
Kunststof extrusie vs aluminium extrusie
Naast thermoplastische kunststoffen kunnen ook aluminium onderdelen met een doorlopend profiel worden geëxtrudeerd.
De voordelen van het gebruik van aluminium voor geëxtrudeerde onderdelen zijn onder meer lichtheid, geleidingsvermogen en recycleerbaarheid, en veel voorkomende aluminium extrusie toepassingen zijn onder meer staven, buizen, draad, pijpleidingen, hekwerken, rails, frames en koellichamen.
In tegenstelling tot kunststof kan aluminium extrusie zowel warm als koud gebeuren: warme extrusie vindt plaats bij een temperatuur tussen 350°C en 500°C, koude extrusie bij kamertemperatuur.