Rury wodociągowe, profile okienne, palety z tworzyw sztucznych lub uszczelki – wszystkie te produkty łączy to, że są wytwarzane metodą wytłaczania. Podczas wytłaczania granulat lub proszek tworzywa sztucznego jest stapiany i przetłaczany przez głowicę. W zależności od geometrii narzędzia, można wyprodukować szeroką gamę profili. To, co na pierwszy rzut oka wydaje się proste, w rzeczywistości jest znacznie bardziej złożone. Do wytworzenia produktu wymagane są systemy składające się z kilku komponentów i etapów procesu – a sercem takiego systemu jest wytłaczarka.
W zależności od rodzaju przetwarzanego tworzywa sztucznego, wytłaczarka ma różną konstrukcję. Najłatwiej wyjaśnić budowę i zasadę działania tego urządzenia na przykładzie wytłaczarki jednoślimakowej.
Budowa wytłaczarki
Wytłaczarka odpowiada za stopienie tworzywa sztucznego i składa się z kilku współpracujących ze sobą elementów.
Podajnik/Lej zasypowy: Tworzywo sztuczne (zwykle granulat lub proszek) jest podawane do wytłaczarki przez otwór zasypowy. Składniki wsypywane do wytłaczarki są odmierzane objętościowo lub wagowo.
Ślimak: Obracający się ślimak transportuje materiał przez wytłaczarkę, jednocześnie ogrzewając go i topiąc. Ślimak jest podzielony na różne strefy:
Strefa podawania: Tworzywo sztuczne jest zasysane, transportowane naprzód i powoli podgrzewane.
Strefa kompresji: Tworzywo jest dalej transportowane i zagęszczane poprzez zmniejszenie wolnej przestrzeni. Kompresja i jednoczesny obrót ślimaka generują energię powstającą w wyniku tarcia, która topi materiał.
Strefa dozowania: Stopione tworzywo sztuczne jest homogenizowane i wtłaczane pod zwiększonym ciśnieniem przez dyszę profilującą lub głowicę.
Strefa grzewcza: Kilka taśm grzewczych usytuowanych wokół wytłaczarki podgrzewa cylinder do wymaganej temperatury. Podczas pracy ciągłej dodatkowe zasilanie z taśm grzewczych nie jest potrzebne, ponieważ energia niezbędna do topienia jest dostarczana przez tarcie. W niektórych przypadkach konieczne jest nawet aktywne chłodzenie cylindra, aby utrzymać jego stałą temperaturę.
Głowica/dysza profilująca: Stopione tworzywo jest przepychane przez głowicę w celu uformowania pożądanego profilu. W zależności od pożądanej geometrii profilu, narzędzie może zostać zmienione. Konstrukcja tych narzędzi może się znacznie różnić w zależności od geometrii profilu i wymagań jakościowych produktu. Możliwości jest wiele – od prostej perforowanej płyty (dysza z otworami) do spiralnego kolektora z trzpieniem.
Jednostka napędowa: Silniki i przekładnie zapewniają niezbędny moment obrotowy i prędkość do napędzania ślimaka. Prędkość ślimaka ma duży wpływ na zachowanie materiału podczas topienia i wydajność produkcji.
Konstrukcja linii do wytłaczania
Wytłaczanie to ciągły proces produkcyjny – nowy materiał jest podawany w sposób nieprzerwany, a profil jest wytwarzany płynnie. Dlatego też linia do wytłaczania składa się z innych komponentów oprócz wytłaczarki i narzędzia, które są potrzebne do przetwarzania i obsługi wytłaczanego materiału:
(a) Głowica: Do wytłaczarki można podłączyć różne narzędzia, które definiują wymaganą geometrię profilu. W zależności od indywidualnego profilu i wymagań jakościowych można stosować różne konstrukcje narzędzi, które zwykle składają się z kilku komponentów.
b) Kalibracja i chłodzenie: Po uformowaniu, gorący profil musi być utrzymywany w odpowiednim kształcie i chłodzony aż do zestalenia. Można to zrobić za pomocą chłodzenia powietrzem lub wodą. Sekcja chłodzenia często zajmuje najwięcej miejsca na linii wytłaczania. Ponieważ plastik jest słabym przewodnikiem ciepła, energia wprowadzona podczas topienia musi zostać ponownie rozproszona.
c) Urządzenie ciągnące: Urządzenie to ciągnie zestalony profil równomiernie przez linię wytłaczania. Aby uniknąć deformacji profilu, ważne jest, aby profil był już zestalony. Prędkość produkcji i geometria profilu mogą być kontrolowane przez prędkość urządzenia ciągnącego.
d) Wykańczanie: Na końcu linii profil jest przycinany do wymaganej długości lub nawijany na szpule w celu dalszego transportu i przetwarzania.
(e) System sterowania: Centralny system sterowania monitoruje i reguluje różne elementy linii wytłaczania, aby zapewnić stałą jakość.
Różnorodność produktów
Wytłaczanie to złożony, ale wydajny proces produkcji profili z tworzyw sztucznych. W ten sposób można efektywnie produkować duże ilości, na przykład opakowań foliowych. Z drugiej strony, wytłaczane są również rury do wody lub do zastosowań medycznych, takich jak rurki infuzyjne. Muszą one spełniać bardzo wysokie standardy jakości, aby działać niezawodnie przez długi czas. Na przykład, rury z tworzyw sztucznych mogą mieć żywotność ponad 100 lat. Inne obszary zastosowań obejmują profile, takie jak ramy okienne, ramy drzwi, kanały kablowe, panele (np. panele izolacyjne, wykładziny podłogowe, arkusze z tworzywa sztucznego), osłony (np. izolacja kabli elektrycznych), bieżniki opon i węże (np. węże ogrodowe, węże hydrauliczne).
Konstrukcja linii do wytłaczania może być tak różnorodna, jak same produkty. Zrozumienie podstawowych komponentów i budowy wytłaczarki jest kluczem do optymalizacji procesu i zapewnienia wysokiej jakości produktu.
Praktyczne umiejętności i kompleksowe usługi
SKZ German Plastics Centre oferuje szeroką gamę opracowań na wszystkie istotne dla przemysłu tworzyw sztucznych tematy. Pełną białą księgę na temat wytłaczania można zamówić bezpłatnie na stronie https://www.skz.de/en/whitepaper. Opcje kursów na temat wytłaczania, przedstawiające sekwencje procesów i różne rozwiązania maszynowe na różnych poziomach zaawansowania, są dostępne na stronie https://www.skz.de/en/training/courses/compounding-extrusion . Ponadto instytut oferuje, oprócz badań, wdrażanie specyficznych wymagań klientów. Wkrótce oficjalny partner SKZ będzie również obecny w Polsce.
