Kunststof Extrusie Onder de Loep: Proces, Materialen & Belangrijke Toepassingen

Naast spruitgieten is kunststofextrusie een van de meest gebruikte productieprocessen voor de vormgeving van kunststoffen, en het meest gebruikte voor thermoplasten. Het wordt gebruikt om objecten met een continu profiel te creëren zoals pijpen, buizen, en deurprofielen.

Thermoplastische extrusie in zijn huidige vorm bestaat al bijna een eeuw, maar het blijft een krachtig hulpmiddel voor hoge-volume productie van continue profielonderdelen. Klanten werken met kunststofextrusiebedrijven om een aangepaste kunststofextrusie voor een onderdeel te maken, meestal in hoge volumes maar soms – als bij 3ERP – voor lage-volume productie.

Dit artikel dekt de basis van kunststofextrusie, inclusief hoe het proces werkt, welke thermoplasten geëxtrudeerd kunnen worden, welke producten kunststofextrusie maakt, en een vergelijking van kunststofextrusie met aluminiumextrusie.

Het kunststofextrusieproces

Om het kunststofextrusieproces te begrijpen, is het nuttig om een plaatje te krijgen van wat een extruder is en hoe het werkt. Typisch bevat een extruder de volgende onderdelen:

• Een hopper, waar het rauwe kunststof bewaard wordt
• Een voeding, waar het kunststof de vat binnenkomt vanuit de hopper
• Een verwarmde vat, bevattende een schroef aangedreven door een schroef-aandrijfmotor die materiaal naar de voedingspijp dwingt
• Een brekerplaat, uitgerust met zeven om het materiaal te filteren en druk te handhaven
• Een voedingspijp, waar het nu gesmolten materiaal de vat verlaat en naar de matrijs geleverd wordt
• Een matrijs, die het materiaal vormgeeft in het gewenste extrusieprofiel
• Een apart koelsysteem, dat helpt de extrusie gelijkmatig te laten uitharden

Het kunststofextrusieproces begint met het vullen van de hopper met vast rauwmateriaal in de vorm van, bijvoorbeeld, korrels of vlocke. Het materiaal wordt door zwaartekracht door de voeding en in de extrudervat gevoerd.

Zodra het materiaal de vat binnenkomt, begint het te worden verhit via drie of meer warmte-zones. (De warmte-zones kunnen koeler zijn bij de voeding en heter bij de matrijs, om geleidelijke smelting toe te laten.) Terwijl het verhit wordt, wordt het materiaal tegelijkertijd naar het matrijs-einde van de vat geduwd door een wisselende schroef, aangedreven door een motor. De schroef en druk genereren ook warmte, dus de warmte-zones hoeven niet zo heet te zijn als de vereiste extrusietemperatuur.

Het gesmolten kunststof verlaat de vat door een scherm versterkt door de brekerplaat. Dit scherm verwijdert verontreinigingen uit het materiaal en handhaaft een gelijkmatige druk binnen de vat. Het materiaal passeert een voedingspijp in de op maat gemaakte matrijs, die gemaakt is met een opening gevormd als het gewenste extrusieprofiel om een aangepaste kunststofextrusie te creëren.

Wanneer gedwongen door de matrijs, neemt het materiaal de vorm van de matrijsopening aan, wat het extrusieproces afrondt. Eenmaal volledig door de matrijs, wordt het extrusieprofiel gekoeld in een waterbad of via een set koelrollen, wat ervoor zorgt dat het uithardt.

Extrusiekunststoffen

Kunststofextrusie werkt met een aantal verschillende thermoplasten. Deze materialen worden verhit tot een temperatuur hoog genoeg om het materiaal te smelten maar niet zo hoog om thermische decompositie te veroorzaken. Deze temperatuur verschilt van de ene extrusiekunststof tot de andere.

Extrusiekunststoffen worden typisch in de extruder gevoerd in de vorm van kunststofkorrels, vergelijkbaar met die gebruikt voor spruitgieten. Andere vormen omvatten poeders, vlocke, en granulaten.

Veelvoorkomende extrusiekunststoffen zijn:

• Polytheen (polyetheen): 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 extrusiekunststof een elastomeer of een thermohardende hars zijn in plaats van een thermoplast.

Kunststofextrusietoepassingen

Kunststofextrusiebedrijven kunnen een verscheidenheid aan onderdelen maken, zolang het onderdeel een consistent profiel heeft. Kunststofextrusieprofielen zijn ideaal voor buizen, deurprofielen, auto-onderdelen, en meer.

Pijpen en buizen

Kunststofpijpen en buizen, soms gemaakt van PVC of de bovengenoemde thermoplasten, is een veelvoorkomende kunststofextrusietoepassing omdat het een eenvoudig cilindrisch profiel heeft. Exterieurgotens zijn een voorbeeld van geëxtrudeerde buizen.

Draadisolatie

Veel thermoplasten hebben uitstekende elektrische isolatie en thermische stabiliteit, wat ze geschikt maakt voor geëxtrudeerde draad- en kabelisolatie en omhulling. Kunststofextrusiebedrijven kunnen ook fluoropolymeren hiervoor gebruiken.

Raam- en deurprofielen

Kunststofdeur- en raamkozijnen zijn hoogst geschikt voor extrusie vanwege hun continu profiel en lengte. PVC is een populair materiaal voor deze kunststofextrusietoepassing en alle kunststofextrusieprofielen gerelateerd aan huishoudelijke toebehoren.

Jaloezieën

Raamjaloezieën (schermen) bestaande uit veel identieke lamellen kunnen geëxtrudeerd worden met een thermoplast. Het profiel is typisch een korte lengte, soms met één zijde afgerond. Polystyreen wordt veel gebruikt voor nep-houten venetiaanse jaloezieën.

Afwerkstrips

Kunststofextrusiebedrijven maken vaak afwerkstripsproducten – trekwindafwerkers, bijvoorbeeld, wier kunststofextrusieprofielen ontworpen zijn om nauw aan deur- en raamkozijnen te passen. Rubbers zijn veelvoorkomende afwerkstripmaterialen.

Ruitensproeiers en kwasten

De ruitensproeier van een auto wordt meestal geëxtrudeerd. Het extrusiekunststof kan een synthetisch rubbertmateriaal zijn als ethyleenpropyleendieenmethylene, of het kunststofextrusiebedrijf kan co-extrusie uitvoeren van een synthetisch rubber met een natuurlijk rubber. Handmatige kwastbladen werken op een vergelijkbare manier als ruitensproeiers.

Kunststofextrusie vs aluminiumextrusie

Naast thermoplasten, is het mogelijk om aluminiumonderdelen met een continu profiel te extruderen.

Voordelen van aluminium voor geëxtrudeerde onderdelen zijn lichtgewicht, geleidbaarheid, en herwinbaarheid, en veelvoorkomende aluminiumextrusietoepassingen omvatten staven, buizen, draad, pijpen, hekwerken, sporen, kozijnen, en warmtewisselaars.

In tegenstelling tot kunststofextrusie, kan aluminiumextrusie ofwel warm ofwel koud zijn: warme extrusie vindt plaats bij een temperatuur tussen 350°C en 500°C, en koude extrusie vindt plaats bij kamertemperatuur. Lees meer over aluminiumextrusie.

3ERP is een van een selecte groep bedrijven die lage-volume aangepaste kunststofextrusie aanbieden. De meeste kunststofextrusiebedrijven accepteren geen kleine orders, maar 3ERP en ons netwerk van partners kunnen jouw prototyping en korte-loopt productiebehoeften accommoderen. Neem contact op voor een gratis offerte.