Extrusionsschnecken- und Zylinderdesign: Verbesserung der Qualität und Konsistenz der Produkte

Extrusion ist ein beliebtes Herstellungsverfahren zur Herstellung einer breiten Palette von Produkten wie Kunststofffolien, Rohren und Profilen. Der Prozess beinhaltet das Schmelzen und Formen von Rohstoffen durch ein beheiztes Fass und eine rotierende Schnecke. Die Schnecke ist für das Schmelzen und den Transport des Materials zur Matrize verantwortlich, die es zum Endprodukt formt.

Der Konstruktions- und Herstellungsprozess von Extrusionsschnecken und -zylindern ist ein entscheidender Faktor für die Gewährleistung hochwertiger und konsistenter Produkte. Hier diskutieren wir, wie sich die Geometrie und Materialeigenschaften von Extrusionsschnecken und -zylindern auf das Endprodukt auswirken können.

Schraubengeometrie

Die Geometrie der Schnecke spielt eine entscheidende Rolle für die Leistung des Extrusionsprozesses. Das Design der Schnecke sollte auf das jeweils verwendete Material und das gewünschte Endprodukt abgestimmt sein. Es gibt verschiedene Arten von Schraubenkonstruktionen, jede mit ihren Vor- und Nachteilen.

Die gebräuchlichste Schneckenkonstruktion ist die eingängige Dreizonenschnecke, die die Einzugszone, die Kompressionszone und die Dosierzone umfasst. Die Einzugszone ist für die Förderung des Rohmaterials in den Extruder zuständig, während die Kompressionszone das Material verdichtet und aufschmilzt. Die Dosierzone ist für die Druckerzeugung und Homogenisierung des Materials verantwortlich.

Eine weitere Schneckenkonstruktion ist die Barriereschnecke, die über einen Barrieregang verfügt, der die Zufuhr- und Dosiersektion trennt. Dieses Design kann für Materialien vorteilhaft sein, die eine höhere Mischung oder einen höheren Druck erfordern, was zu qualitativ besseren Produkten führt.

Eine Studie der Abteilung für Polymertechnik der Technischen Universität Amirkabir im Iran ergab, dass die Änderung des Schneckendesigns von einer eingängigen zu einer zweigängigen Schnecke zu einer Verbesserung der Qualität des Endprodukts um 16,8 % bei besserer Homogenität und mehr führte reduzierte Porosität.

Materialeigenschaften

Die Materialeigenschaften von Schnecke und Zylinder sind entscheidende Faktoren für die Qualität des Endprodukts. Das Material sollte eine hohe Verschleißfestigkeit, Hochtemperaturstabilität und einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisen. Zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und Reduzierung der Reibung werden üblicherweise Materialien wie Nitridstahl oder Bimetallbeschichtungen verwendet.

Eine Studie von Forschern des Indian Institute of Technology in Mumbai ergab, dass der Einsatz einer Bimetallbeschichtung auf der Schraubenoberfläche die Verschleißfestigkeit um 60 % verbesserte und den Reibungskoeffizienten um 25 % reduzierte, was zu einer besseren Produktqualität und einem geringeren Energieverbrauch führte.

Fassgeometrie

Auch die Zylindergeometrie ist ein wesentlicher Faktor für die Qualität und Konsistenz des Endprodukts. Das Zylinderdesign sollte optimiert werden, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung und ein effizientes Schmelzen des Materials zu gewährleisten. Das gebräuchlichste Laufdesign ist ein Lauf mit glattem Lauf und internen Heiz- und Kühlelementen. Die Kühlelemente sind unerlässlich, um eine Überhitzung und Zersetzung des Materials zu verhindern, was zu minderwertigen Produkten führen kann.

Eine Studie von Forschern der Universität Neapel Federico II in Italien ergab, dass die Verwendung eines gerillten Zylinders mit einem spiralförmigen Kanal zu einer Reduzierung des Druckabfalls um 28 % und einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Endprodukts um 17 % führte.