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Extruder Produkt Polymere berechnen

Wirtschaft & Industrie & Maschinenbau & Kunststofftechnik



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Im Rahmen der Extrusion werden grundsätzlich bestimmte (unterschiedliche) Stoffe durch eine Düse bzw. ein Werkzeug gepresst. Demnach könnte also durchaus auch der „klassische“ Fleischwolf als ein Extrusionswerkzeug betrachtet werden.

Durch eine oder mehrere in einem Zylinder integrierte Schneckenwellen verläuft im Zuge des Bearbeitungsprozesses die jeweilige Grundsubstanz. Diese wird am anderen Ende durch die Düse gepresst und anschließend auf Raumtemperatur gekühlt oder direkt als Granulat abgeschnitten. Man spricht von dem Extrusionsprodukt.

Zuvor gilt es jedoch den zu extrudierenden Rohstoff – in der Regel unter Zuhilfenahme thermischer oder mechanischer Eigenschaften – zu bearbeiten. Im Zuge des gesamten Ablaufes profitiert man entweder von den chemischen Veränderungen, welche sich durch die einwirkende thermische Energie, oder thermischer Eigenschaften ergeben. Oder aber die formgebende Düse gewährleistet einen Druckaufbau mit Austritt des zu extrudierenden Erzeugnisses, des Extrudats.

Häufig macht man sich allerdings – je nach Produktart – gleichwohl die physikalischen Veränderungen zunutze, die durch die Einwirkung mechanischer Energien entstehen.

In solchen Fällen spricht man von der Friktionswärme, auch genannt die Scherwärme. Unter dem Begriff Friktionswärme versteht man, die Reibung verschiedener Teilchen (Kunststoffen) untereinander, auch die Reibung der Materials mit dem Schneckenzylinder und die Reibung des Materials auf den Schneckengängen.

Seid einiger Zeit wird versucht aus der Wärme die im Extruder entsteht, eine Wärmerückgewinnung zu erzielen, um somit evtl. Hallenteile oder Büroräume heizen zu können.

 

Extrusionsprodukte

Es gibt viele verschiedene Arten von Extrusionsprodukten, ein großer Teil kommt aus der Lebensmittelbranche, und ein weiterer Teil auf dem Bereich Kunststofftechnik.

Extrusionsprodukte in der Lebensmittelindustrie

In der Lebensmittelindustrie werden z.B. Erdnussflips, Butter, Nudeln, und viele Süßigkeiten durch Extrusion hergestellt. Meistens werden diese Produkte durch Zusatzstoffe wie Maisstärke und andere Bindemittel hergestellt.

Extrusionsprodukte in der Kunststoffindustrie

In der Kunststoffindustrie spricht man am häufigsten von Profilen, Rohren, Kabelummantlung, Granulierung durch Masterbatch, und auch Kalandrieren von Folien. Die Profilextrusion unterscheidet sich unter Hohlkammerprofile und einfache Basicprofile. Hohlkammerprofile sind um einiges schwerer zu Extrudieren als die Standard Basicprofile, wie Kabelkanäle, Fussleisten usw.

Tierfutter Produkte durch Extrusionstechnik

Mit Hilfe der Extrusion kann zum Beispiel Tierfutter hergestellt werden, unter anderem Kraftfutter oder Tiernahrung (je nach Sorte auch mit eingebetteten Medikamenten), Waschmittel (hier sind die klassischen „Mega-Pearls“ die wohl bekanntesten Beispiele), modifizierte Stärke (für die Lebensmittelindustrie, aber auch für die Veredelung von Papier) Glasuren oder Folien.

 

Wie funktioniert eigentlich die Extrusion?

Die wichtigsten Leistungsmerkmale sind:

  • Ausgezeichnete Schmelzqualität bei der Förderung

  • Geringe Wartungs- und Instandhaltungskosten

  • Hohe Standzeiten von Schnecken und Zylindern.

    Bei der Hochleistungsextrusion von z.B. PVC Profilen spielen parallele Doppelschneckenextruder eine wichtige wirtschaftliche Rolle. Um den steigenden Anforderungen des Marktes an die Produktqualität auch bei abgemagerten PVC- Rezepturen zu entsprechen, haben einige Extruderanbieter die Maschinentechnik konsequent weiterentwickelt.

  • Der konische Extruder ist für die unteren Leistungsbereiche entwickelt worden, bedeuet für Extruder die mit wenig Energie betrieben werden. Die Besonderheit einiger Hersteller ist die negativ-konische Gangtiefe für eine Höhere Leistung pro Schneckenumdrehung in der Austragszone. Er verbindet damit die Vorteile der parallelen Verfahrenstechnik mit den maschinenbaulichen Vorteilen des Getriebes eines konischen Extruders.

  • Einschneckenextruder überzeugen durch ihre Auststattungsmerkmale, so dass sie sich für viele Anwendungen sehr gut eignen. Dank ihrer angepassten Schneckengeometrie lassen sich nahezu alle Thermopplaste verarbeiten.

  • Parallele Doppelschneckenextruder schaffen eine grössere Materialförderung, verschieden besser generierte Zonen, Entgasungszone, Plastifizierzone. usw.

 

Die Funktionsreihe der Kunststoffextrusion sieht folgender maßen aus:

Der Zylinder sollte z.B. bei Thermoplasten wie PVC, eine Temperatur zwischen 180 Grad und 210 Grad Celsius haben, ebenfalls erwärmen sich die Schnecken auf die selbe Temperatur. Es gibt auch Schnecken die wassergekühlt sind, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung zu erreichen. Das Material wird von oben durch einen Trichter in den Extruder eingeführt. Evt. durch Waagen, oder Spiralförderer wird eine konstante Befüllung gewährleistet. Bei schwergängigen Befüllungen wird auch notfalls eine Stopfvorrichtung aufgebaut, welche das Material in den Extruder stopft. Das Material wird durch die Schnecken nach vorne gefördert, und wandert durch die einzelnen Temperaturzonen. Hier wird das Material homogenisiert, plastifiziert, und ggf. entgast.

Das weiter geförderte Material wird nun vorn an der Schneckenspitze durch eine, bei der Profilextrusion bezeichnete „Düse“ gespresst. In der Extrusion wird eine „Düse“ in drei Zonen unterteilt. Man spricht von dem Anströmteil, Übergangsteil und die Parallelführung. Beim Kalandrieren wird die homogene Masse ebenfalls durch ein Plattenwerkzeug gepresst und bei der Granulierung durch eine Lochplatte, die es in verschiedenen Ausführungen mit unterschiedlichen Lochdurchmessern und Löchern gibt.

Das Extrudat tritt nun aus der Düse aus, und wird unterschiedlich weiter behandelt. In der Profilextrusion durch Trocken- und Nasskalibrierungen auf min. 60 Grad runter gekühlt und anschließend durch Trennvorrichtungen, wie Sägen Stanzen, Guillotine getrennt.

Bei der UWG ( Unterwassergranulierung) wird der Kunsstoff durch Messer an der Lochplatte getrennt und mit Wasser und Zentrifuge getrocknet und gekühlt. Anschließend fällt das Granulat in Linsenform auf ein Rüttelsieb und wird weiter transportiert.

Beim Kalandrieren reden wir von der Walzentechnik. Dort wird das Material um Walzen gefördert und somit getrocknet und aufgerollt. (Beispiel Folienrollen)  

Was kann damit erreicht werden?

Die Extrusion verbreitet sich immer mehr in unserem Leben, da wir immer mehr auf Kunststoffe angewiesen sind und auch immer mehr in der Lebensmittelindustrie darauf achten, was wir verzehren. Oft heißt es so schon, „ Das Auge isst mit!“ Auch da ist es wichtig die Extrusion mit einzubeziehen, denn man kann die unterschiedlichsten Produkte durch Extrusion herstellen, und jede beliebige Form des Extrudats zuordnen.

Wir haben also die Möglichkeit durch Extrusion eine Vielfalt an Formen, Varianten und Kreationen herzustellen und dies so wirtschaftlich und energiesparend wie möglich durchzusetzen.  

Jedoch gibt es noch eine wichtige Sache, die man keinesfalls außer Acht lassen sollte!

Was benötigt jede Extruderanlage, um erfolgreich produzieren zu können?

Fachlich ausgebildete Verfahrensmechaniker/innen sind in der Regel in den gesamten Produktionsprozess eines Kunststoffteils eingebunden. Sie produzieren dabei in Werkstätten oder Fabrikhallen mit Hilfe von Maschinen oder Anlagen Kunststoffe aller Art. Sie verarbeiten Werkstoffe wie Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere.

Zur Herstellung der Produkte bereiten Verfahrensmechaniker die Rohmassen auf. Sie geben Hilfsstoffe z.B. Weichmacher, Füllstoffe, Farbe, Stabilisatoren usw. in genau dosierter Menge dazu. Sie stellen und optimieren die gesamte Anlage, rüsten sie um und erstellen Versuchsberichte oder führen komplette Versuche an den Anlagen durch.

Nur ein gut ausgebildeter Verfahrensmechaniker kann auch die meisten Störungen und Probleme beheben, diese ermitteln und für einen zukünftigen reibungslosen Ablauf sorgen, bzw. garantieren.




Kategorie: Wirtschaft & Industrie & Maschinenbau & Kunststofftechnik
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