Kunststoffextrusionen: Ein umfassender Leitfaden

Kunststoffe sind für ihre Flexibilität, Zähigkeit und die Fähigkeit bekannt, Endprodukte aus Kunststoff herzustellen. Es gibt mehrere Produktionstechniken, und von allen Verfahren wird die Extrusion für die großvolumige Produktion von Teilen, insbesondere in Form von Profilen wie Rohren und Schläuchen, am meisten bevorzugt. Die Kunststoffextrusion wird seit über hundert Jahren industriell eingesetzt. Sie hat sich stark weiterentwickelt und ist heute aufgrund von Faktoren wie Einfachheit, Zeitersparnis und Genauigkeit eines der beliebtesten Verfahren zur Herstellung von Kunststoffen. 

Dieser Leitfaden befasst sich mit dem Verfahren der Kunststoffextrusion, den Vor- und Nachteilen des Verfahrens und den Kategorien und Branchen, die dieses Verfahren anwenden.

Ein Überblick über den Kunststoffextrusionsprozess

Die Extrusion ist ein hochproduktives Verfahren zur Herstellung langer Teile mit gleichmäßigen Querschnittsprofilen. Bei diesem Verfahren werden thermoplastische Materialien bis zu ihrem Schmelzpunkt erhitzt und dann unter Druck durch eine Düse gepresst. Der Druck wird durch eine rotierende Schnecke in einem Zylinder erzeugt. Wenn der Kunststoff geschmolzen ist, wird er durch die Düse gepresst und kommt als einzelnes Stück in der Düsenform heraus, das als Extrudat bezeichnet wird. Das Extrudat wird dann durch Kühlwalzen oder Wasserbäder abgekühlt und verfestigt. 

Die Kunststoffextrusion bietet Vielseitigkeit und kann Schläuche, Rohre, Platten, Profile, Folien und individuelle Formen erzeugen. Die bei der Kunststoffextrusion eingesetzte Ausrüstung umfasst mehrere wichtige Teile, die die Herstellung von Kunststoffteilen im großen Maßstab ermöglichen. Einige Komponenten sind ein Zufuhrrohr/Adapter, eine Zufuhröffnung, ein Trichter, eine Brecherplatte, eine Matrize, ein Zylinder und ein Kühlsystem. Sie alle sind entscheidend, um das Kunststoffmaterial zu schmelzen, es in die richtige Form zu bringen und es dann auf den gewünschten Zustand abzukühlen.

Wie funktioniert die Kunststoffextrusion: Erforderliche Schritte  

Hier sind die kritischen Schritte des Kunststoffextrusionsprozesses.

Aufbereitung von Rohstoffen 

Der erste Prozess ist die Vorbereitung des Rohmaterials, also der Kunststoffperlen oder -pellets, die im Extrusionsprozess verwendet werden. Diese Farbstoffe werden vor dem Extrusionsprozess gemischt und neuen Polymeren zugesetzt, um eine gründliche Farbe im Artikel zu erzielen. 

Einleitung des Extrusionsprozesses 

Beim Extrusionsprozess werden die gemischten Kunststoffmaterialien gezwungen, in eine Öffnung der Extruderhöhle zu gelangen. Für die Bewegung des Materials durch die Höhle wird ein Schneckensystem verwendet, das den Kunststoffmaterialien keinen Stoß versetzt. 

Schmelzen bei hohen Temperaturen 

Wie bereits erwähnt, beträgt die Temperatur im Hohlraum 400 °C (200 °F) und mehr. Diese hohe Temperatur schmilzt den Kunststoff, wodurch er von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht. 

Filtration von Schadstoffen 

Da der endgültig extrudierte Kunststoff keine Verunreinigungen enthalten darf, wird der geschmolzene Kunststoff gesiebt, wobei alle Verunreinigungen ausgesiebt und gereinigt werden. 

Das Profil formen 

Anschließend wird der geschmolzene Kunststoff gereinigt und durch eine Düse geleitet, die für die Formgebung oder Profilierung des Kunststoffs unerlässlich ist. Außerdem werden verschiedene Arten von extrudiertem Kunststoff und die unterschiedlichen Profilarten erläutert. 

Abkühlen und Endbearbeitung 

Der andere Vorgang, der mit dem extrudierten Kunststoff durchgeführt wird, ist der Abkühlungsprozess, nachdem der Formgebungsprozess abgeschlossen ist. Anschließend wird er abgekühlt und auf die gewünschte Länge geschnitten oder aufgerollt, was den Extrusionsprozess ausmacht. 

Das finale Ergebnis 

Durch diese Schritte ergeben sich viele Einsatzmöglichkeiten für einen neuen Einzelkanal, ein neues Profil oder ein neues Rohr.

Tabelle: Schritte des Kunststoffextrusionsprozesses

Arten von Kunststoffextrusionsprozessen

Bei der Kunststoffextrusion werden je nach Anwendung, Art des verwendeten Materials und des herzustellenden Endprodukts verschiedene Verfahren eingesetzt. Alle Verfahren folgen jedoch allgemeinen Verfahren. Daher wird die Wahl des Verfahrens hauptsächlich durch die Form und das Design der Düse bestimmt. Einige Typen eignen sich besser für komplizierte Designs als andere. Hier sind die Vier Hauptarten der Kunststoffextrusion Prozesse, die heute in der Industrie verwendet werden:  

1. Schlauchextrusion 

Die Rohrextrusion eignet sich, wie der Name schon sagt, ideal zur Herstellung von Rohren und Hohlkörpern wie Leitungen und medizinischen Schläuchen. Bis zum Düsenabschnitt ähnelt dieser Prozess dem üblichen Extrusionsverfahren. Ein Dorn oder Stift wird in die Düse eingeführt, um die Innenform der Hohlkörper zu erzeugen, und durch den Stift wird Druck ausgeübt. Bei vielen Löchern verwenden Hersteller von Kunststoffextrusionsanlagen mehrere Stifte in der Düsenmitte. Der Luftdruck für jeden Stift kann angepasst werden, um die Größe der einzelnen Löcher zu bestimmen. 

2. Blasfolienextrusion 

Die Blasfolienextrusion ist ein weiteres Standardverfahren. Es wird bei der Herstellung von Artikeln wie Einkaufstüten angewendet. Diese Methode ist dem normalen Extrusionsverfahren sehr ähnlich. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Düse ein aufrecht stehender Zylinder mit einem runden Loch ist. Durch diese Düse wird geschmolzener Kunststoff von Quetschwalzen gezogen, die je nach Kühlung in unterschiedlichen Höhen platziert werden können. Um die Düse herum ist ein Luftring eingebaut, der die Kühlung der Folie unterstützt. In der Mitte des extrudierten Kunststoffprofils wird Hochdruckluft zugeführt, um eine Blase zu bilden und den Querschnitt des Kunststoffs zu vergrößern. Diese Blase wird dann durch Quetschen abgeflacht und zu einer doppellagigen Folie aufgerollt. Sie kann in Streifen geschnitten, auf eine Spule gewickelt oder bedruckt werden.  

3. Planfolienextrusion 

Die Blasfolienextrusion ähnelt der Folienextrusion, konzentriert sich jedoch mehr auf die Herstellung von Schlauchprodukten. Anschließend wird das Material nach dem Extrusionsprozess gezogen und auf die gewünschte Dicke und Oberflächenstruktur gerollt. Es hilft auch beim Abkühlen und Verfestigen des Materials und der Walzvorgang wird in mehreren Durchgängen abgeschlossen.  

4. Ummantelungsextrusion 

Die Extrusion von Überzügen ist eine weitere weit verbreitete Technik, um einen Draht mit Kunststoff zu ummanteln. Für diesen Prozess gibt es zwei Haupttypen von Werkzeugen: Druckwerkzeuge und Ummantelungswerkzeuge. Der Einsatz von Werkzeugen hängt vom Grad der Wechselwirkung zwischen Kunststoff und Draht ab. Druckwerkzeuge werden dort eingesetzt, wo das Werkzeug mit dem Werkstück in Kontakt kommen muss, während Ummantelungswerkzeuge dort eingesetzt werden, wo das Werkzeug nicht mit dem Werkstück in Kontakt kommt. Bei Druckwerkzeugen endet der Stift im Inneren des Querhaupts, sodass der geschmolzene Kunststoff den Draht im Inneren der Matrize umhüllen kann. Bei Ummantelungswerkzeugen bewegt sich der Stift nach oben zur Oberfläche der Matrize, um den Draht beim Herauskommen zu umhüllen.

Gängige Kunststoffextrusionsmaterialien

Nachfolgend sind einige der am häufigsten extrudierten Kunststoffe aufgeführt: 

Polyethylen (PE) 

Polyethylen hat einige der besten Eigenschaften, darunter Flexibilität, Haltbarkeit und chemische Beständigkeit. Dieser Thermoplast wird aufgrund seiner guten Farbbildung, Festigkeit und Niedertemperatureigenschaften in Folien für Verpackungen, Rohre und Behälter verwendet. 

Polypropylen (PP) 

Zu den Eigenschaften von Polypropylen gehören seine chemische Beständigkeit und Vielseitigkeit. Dieser Thermoplast ist robust und weist eine hervorragende Abriebfestigkeit auf. Er ist in zahlreichen Farbtönen erhältlich und wird in Verpackungen, Automobilanwendungen, Textilien und vielem mehr verwendet. Außerdem verfügt er über gute Niedertemperatureigenschaften. 

Polyvinylchlorid (PVC)

Polyvinylchlorid ist einer der am häufigsten verwendeten und kostengünstigsten Thermoplaste mit hohen mechanischen Eigenschaften. Es gibt zwei Arten davon: sowie die Eigenschaften Steifigkeit und Flexibilität. Hartes PVC verbiegt sich auch nicht bei Stößen oder UV-Strahlung, was es optimal für den Einsatz in Rohren, Fenstern und Türen macht. SAR-Weich-PVC ist wirtschaftlich, vielseitig und wird in Kabelummantelungen und Fußböden verwendet. Diese Eigenschaften lassen darauf schließen, dass dieses Material nicht sehr witterungsanfällig ist, eine recht gute Reißfestigkeit aufweist und ziemlich zugfest ist. 

Polystyrol (PS)

Polystyrol ist ein leichter, sehr spröder thermoplastischer Kunststoff, der in Verpackungen, Einwegbesteck und Isolierungen verwendet wird. Es wird in solchen Anwendungen aufgrund seiner Benutzerfreundlichkeit und Effizienz eingesetzt. 

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)

ABS ist ein thermoplastischer Kunststoff, der sehr hart und stoßfest ist und aus Styrol und Acrylnitril mit Polybutadien synthetisiert wird. Das Styrol verleiht ihm eine glänzende, wasserfeste Oberfläche, während das Polybutadien ihm Festigkeit verleiht und ihn bei unterschiedlichen Temperaturen gut funktionieren lässt. ABS ist robust und sieht gut aus, weshalb es für Autoteile, Spielzeug und Elektronik verwendet wird. Laserbeschriften von Kunststoff ist aufgrund ihrer Haltbarkeit und ästhetischen Attraktivität eine beliebte Technik zum Etikettieren von ABS-Produkten. 

Polyamid (PA oder Nylon)

Nylon ist ein Hochleistungsthermoplast mit guten mechanischen Eigenschaften eines Polymermaterials. Aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften wird es häufig in der Automobilindustrie und bei der Herstellung von Industrieteilen und Textilien eingesetzt. 

Polycarbonat (PC) 

Polycarbonat ist ein thermoplastisches Material mit guter Schlagfestigkeit und hoher Lichtdurchlässigkeit. Dieses Material wird wegen seiner Steifigkeit, seiner Haltbarkeit und seiner Eigenschaften bei hohen und niedrigen Temperaturen geschätzt. Es wird unter anderem bei der Herstellung von Autozubehör und Gerätegehäusen verwendet. 

Polyethylenterephthalat (PET) 

PET wird häufig für Verpackungen verwendet, vor allem für Getränke und Lebensmittel. Aufgrund seiner Festigkeit und Steifheit wird es auch für Textilfasern und unzählige technische Anwendungen verwendet. 

Die Auswahl dieser Materialien richtet sich nach der wahrscheinlichen Umgebung des Extrusionsprozesses und dem endgültigen Verwendungszweck des Produkts.

Anwendungen der Kunststoffextrusion

Kunststoffextrusionsanwendungen sind in vielen Branchen und Bereichen weit verbreitet. Hier sind einige der wichtigsten Anwendungen: 

Drahtisolierung 

Kunststoffe sind gute Isolatoren und können deshalb leicht zur Ummantelung stromführender Leitungen verwendet werden, da sie flexibel sind. Die meisten Leitungen mit Kunststoffummantelung verwenden Silikonextrusion da es sich um eine solide Kabelanwendungsmethode handelt. 

Rohre und Röhren 

Die größte Produktkategorie, die durch Extrusion von Kunststoffen hergestellt wird, sind Rohre und Schläuche. Mit diesem Verfahren werden Rohre und Schläuche hergestellt, die einen erheblichen Anteil des Marktes ausmachen, und zwar mithilfe vergleichsweise einfacher Werkzeuge. 

Fenster und Türen 

Durch Kunststoffextrusion wird die Festigkeit von Fenstern und Türen erhöht, vor allem wenn es sich um PVC handelt, da UV-Licht diesem Material nichts anhaben kann. Dadurch sind die Fenster und Türen aus extrudiertem Kunststoff stabil und können den Launen des Wetters standhalten. 

Jalousien und Schatten 

Jalousien und Rollos sind eine weitere wichtige Anwendung der Kunststoffextrusion und erfreuen sich in Privathaushalten und Büros großer Beliebtheit. Das natürliche Aussehen vieler Jalousien, insbesondere von Holzjalousien, ist beispielsweise auf eine Polystyrolbasis zurückzuführen, die im Extrusionsverfahren hergestellt wird. 

Dichtungsstreifen 

Zu den Dichtungskomponenten gehören Zugluftstopper, die aus extrudiertem Kunststoff hergestellt werden. Diese Produkte sind dafür gedacht, eng an Tür- und Fensterrahmen angebracht zu werden, um das Eindringen von Frischluft zu verhindern. Die Bildung einer Abdichtung mit Gummimaterialien ist einfacher, daher werden sie für Dichtungsstreifen verwendet. 

Scheibenwischer und Abzieher  

Die Scheibenwischer werden hauptsächlich im Extrusionsverfahren hergestellt. Das Extrusionsmaterial ist üblicherweise EPDM oder eine durch Coextrusion hergestellte Kombination aus synthetischem und natürlichem Gummi. Ebenso werden manuelle Abzieher aus extrudiertem Gummi hergestellt, um das Abwischen von Wasser von der Oberfläche zu erleichtern.

Tabelle: Kunststoffextrusionsanwendungen im Automobilbereich

Vor- und Nachteile der Kunststoffextrusion

Wie aus der obigen Diskussion hervorgeht, hat das Kunststoffextrusionsverfahren mehrere Vorteile, aber auch einige Nachteile. Hier ist ein Blick auf beide:

Vorteile 

• Manipulation nach der Extrusion: Um dem Hersteller die Herstellung von Produkten höchster Qualität zu ermöglichen, ist das Kunststoffmaterial auch nach der Extrusion und vor dem eigentlichen Verfestigungsprozess noch einigermaßen weich. 
• Kosteneffizient: Im Vergleich zu anderen Kunststoffherstellungsverfahren ist die Extrusion wirtschaftlich, da kein großer Werkzeugaufwand erforderlich ist. 
• Flexibilität: Bei der Kunststoffextrusion kann durch einen gleichmäßigen Querschnitt eine große Flexibilität erreicht werden; so ist es möglich, komplizierte Formen zu entwickeln, ohne den Querschnitt zu verändern.  

Nachteile  

• Dimensionsänderungen: Die endgültigen Produktmaße sind etwas größer als die Originalmaße, da sich der heiße Kunststoff nach der Extrusion ausdehnt. Was die Auswirkungen der Unternehmensgröße betrifft, ist es ziemlich schwierig vorherzusagen, wie sie sich auswirken wird.
• Produktbeschränkungen: Die Flexibilität des Extrusionsprozesses ist hinsichtlich der herstellbaren Produkte begrenzt. Die Herstellung unterschiedlicher Produkte würde die Anschaffung neuer Extrusionsanlagen erfordern.

Kunststoffextrusion vs. Spritzguss

Sowohl die Kunststoffextrusion als auch der Spritzguss sind für die Herstellung von Kunststoffprodukten von wesentlicher Bedeutung. Dennoch gibt es deutliche Unterschiede: 

• Dimensionsfokus: Bei flachen Produkten kommt die Kunststoffextrusion zum Einsatz, bei eher dreidimensionalen Produkten hingegen das Spritzgussverfahren. 
• Formgebungsprozess: Bei der Extrusion wird die Form des Endprodukts durch die im Verfahren verwendete Matrize bestimmt, während beim Spritzgießen die Form des Materials durch die Form bestimmt wird. 
• Querschnittsfertigung: Durch Extrusion lassen sich einfache Querschnitte von Produkten ganz einfach erzeugen, bei der Erzeugung von Querschnitten von Produkten im Spritzgussverfahren ist die Matrize jedoch kompliziert.
• Stärke und Kosten: In den meisten Fällen sind Spritzgussprodukte in Bezug auf die Festigkeit extrudierten Produkten überlegen. Allerdings ist das Spritzgießen aufgrund der Kosten für die Formen etwas teurer, obwohl es effizienter ist.

Tabelle: Spritzguss- und Kunststoffextrusionsanwendungen

Kunststoffextrusion vs. Aluminiumextrusion 

Extrusion ist eine Technik, die sowohl auf Kunststoffe als auch auf Metalle angewendet werden kann, obwohl beide auf unterschiedliche Weise eingesetzt werden. Kunststoffextrusion ist der Prozess der Herstellung kontinuierlicher Profile aus thermoplastischen Kunststoffen, während Aluminiumextrusion der Prozess der Herstellung von Metallteilen ist. Der Grund für die Verwendung von Aluminiumextrusion sind die folgenden Faktoren: geringe Dichte, hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit und Recyclingfähigkeit. Aluminiumprofile werden häufig in Stangen, Rohren, Drähten, Leitungen, Zäunen, Schienen, Rahmen, Kühlkörpern usw. verwendet. 

Aluminium kann warm oder kalt extrudiert werden; die Wahl hängt von der Aluminiumsorte und dem Endprodukt ab. Warmextrusion erfolgt bei 3500 °C bis 5000 °C, Kaltextrusion bei Raumtemperatur. Weitere Informationen finden Sie unter AluminiumextrusionBitte besuchen Sie die Website.

Kunststoffextrusion vs. Kunststoff-CNC-Bearbeitung

Die Stärke der Extrusion liegt in ihrer Fähigkeit, Teile mit gleichmäßigen Querschnittsformen herzustellen. Dadurch eignet sie sich ideal für Anwendungen, die längere Materiallängen erfordern. Die CNC-Bearbeitung hingegen bietet unübertroffene Präzision bei der Fertigung komplexer Teile aus massiven Kunststoffblöcken oder -platten. Sie wird aufgrund ihrer Designflexibilität und der Möglichkeit, filigrane Details mit engen Toleranzen zu realisieren, sehr geschätzt. Darüber hinaus ist die CNC-Bearbeitung von Kunststoffen die erste Wahl für die Klein- bis Mittelserienfertigung, bei der Komplexität, Präzision und eine glatte Oberfläche entscheidend sind.

Tabelle: CNC-Bearbeitung von Kunststoffen im Vergleich zu Extrusionsanwendungen

Materialauswahl für die Kunststoffextrusion

Das geeignete Material für die Kunststoffextrusion ist entscheidend, wenn das Endprodukt wertvoll und langlebig sein soll. Dies liegt daran, dass Herstellbarkeit und Kosten sehr empfindlich auf die Entscheidung über das zu verwendende Material wirken. Das erste Kriterium bei der Auswahl des Kunststoffharzes besteht darin, festzustellen, welche Eigenschaften Ihr Teil in der Anwendung erfüllen muss, in der es verwendet wird. Da verschiedene Kunststoffe unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, sollten Sie die folgenden Faktoren berücksichtigen: Da die Eigenschaften der verschiedenen Kunststoffe unterschiedlich sind, sollten die folgenden Faktoren berücksichtigt werden: 

• Umweltbeständigkeit: Seine Hitze- und Kältebeständigkeit sowie seine UV- und andere Witterungsbeständigkeit. 
• Steifigkeit/Flexibilität: Das Ausmaß, in dem das Teil flexibel oder steif sein muss. 
• Schlagfestigkeit und Festigkeit: Die Fähigkeit des Materials, Stoßbelastungen standzuhalten und diese zu verteilen sowie die Fähigkeit des Materials, seine Form und Festigkeit beizubehalten. 
• Ästhetischer Anreiz: Der letzte Prozess erfordert die Endverarbeitung und Haptik des Endprodukts. 

In diesem Zusammenhang sollten zur Kostenkontrolle Materialien gewählt werden, die nicht außergewöhnlich und sehr teuer sind, auch wenn sie die Anforderungen erfüllen, aber typisch für das Bauwesen sind. Sobald die verschiedenen Arten von Kunststoffharzen definiert wurden, wird es einfacher sein, eine Entscheidung darüber zu treffen, welches der Kunststoffharze verwendet werden soll. Die Spezialisten von Boda können Ihnen auch Vorschläge zu den für Ihr Projekt verwendbaren Materialien und Füllstoffen machen und alle Ihre Fragen beantworten.

Die Dinge einpacken

Plastische Extrusion Die Kunststoffverarbeitung ist ein komplexer Prozess mit vielfältigen Design- und Anwendungsmerkmalen und umfasst Platten, Folien, Beschichtungen, Rohre und Schläuche. Für optimale Ergebnisse empfiehlt es sich, erfahrene Unternehmen wie Boda mit der Kunststoffherstellung zu beauftragen. Boda ist ein führendes Unternehmen im Bereich der Kunststoffverarbeitung und zeichnet sich durch überlegene Design- und Optimierungsfähigkeiten dank modernster Maschinen und erfahrenem Personal aus. Kontaktieren Sie Boda für ein Angebot, wenn Sie zuverlässige und kostengünstige Lösungen benötigen. Extrusionsdienstleistungen um Ihr Projekt zu starten.

Häufig gestellte Fragen

F1. Welche Materialien können für Dichtungsstreifen verwendet werden? 

Dichtungsstreifen bestehen normalerweise aus Gummi oder synthetischem Material und werden zum Abdichten von Lücken um Türen und Fenster herum verwendet. 

F2. Wie werden Autozubehörteile wie Scheibenwischer hergestellt?  

Scheibenwischer werden üblicherweise im Extrusionsverfahren aus Synthesekautschuk oder einer Mischung aus Kunst- und Naturkautschuk hergestellt. 

F3. Was sind die allgemeinen Vorteile der Aluminiumextrusion? 

Aluminium-Strangpressprofile sind leicht, weisen eine hohe Leitfähigkeit auf und sind recycelbar. Daher eignen sie sich ideal für vielfältige Anwendungen in zahlreichen Branchen.  

F4. Was ist der Unterschied zwischen Warm- und Kaltextrusion von Aluminium? 

Für die Herstellung von Rohren, Stangen und Aluminiumprofilen sind beim Heißextrusionsverfahren Temperaturen von 350–500 °C erforderlich. Beim Kaltextrusionsverfahren, das bei Raumtemperatur durchgeführt wird, werden beispielsweise Zahnräder, Verbindungselemente und Rohre hergestellt.

F5. Ist es für Boda möglich, einen kleinen Auftrag für Kunststoffextrusion anzunehmen?  

Boda ist ein Unternehmen, das kundenspezifische Kunststoffextruder für kleine Stückzahlen herstellt und Prototypen sowie die Produktion von Kleinserien anbietet.