Extrusion

by test01 Juni 05, 2020

Bei der Extrusion handelt es sich um ein formgebendes Verfahren, das überwiegend für thermoplastische Kunststoffe genutzt wird. Dabei wird der Kunststoff als zähe Masse unter hohem Druck und hoher Temperatur durch eine formgebende Öffnung gepresst.

Die Extrusion gehört zu den meistverbreiteten Verfahren der kunststoffverarbeitenden Industrie und hat dank ihrer weitreichenden Vorteile in puncto Effizienz vor allem in der Serienproduktion von Kunststoffteilen große Bedeutung erlangt. Zur Extrusion wird ein Extruder verwendet, der auch als Schneckenpresse bezeichnet wird. Dabei wird grundsätzlich zwischen dem Einschneckenextruder und dem Zweischneckenextruder unterschieden.

Technische Grundlagen der Extrusion

Bei dem Extrusionsverfahren wird Material unter hohem Druck und hoher Temperatur in zähflüssigem Zustand durch eine formgebende Öffnung, die sogenannte Düse gepresst. Dabei entsteht ein Körper nahezu beliebiger Länge, der den gleichen Querschnitt wie die Düse aufweist und im Anschluss zu einem fertigen Endprodukt weiterverarbeitet werden kann.

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Je nachdem, wie der Druck im Extruder aufgebaut wird, wird zwischen dem Kolbenextruder und dem Schneckenextruder unterschieden. In der Kunststoffindustrie hat vor allem der Schneckenextruder große Bedeutung, wobei zwischen Ausführung mit einer oder zwei Schnecken unterschieden wird.

Extrusion Funktionsweise
Extrusionsanlage mit Einschneckenextruder

Der Einschneckenextruder besteht üblicherweise aus den folgenden Hauptkomponenten:

  • Antrieb
  • Befülltrichter
  • Zylinder
  • Schnecke
  • Temperatursensor
  • Heizbänder
  • Düse (Matrize)

Im ersten Schritt wird der zu verarbeitende Kunststoff in Form von Granulat über einen Trichter in den Zylinder eingeführt. Der Kunststoff wird dabei kontinuierlich mit Hilfe von Heizbändern und der entstehenden Reibungsenergie aufgeschmolzen. Die Schnecke fördert und verdichtet das aufschmelzende Granulat und setzt dieses dabei stetig unter Druck.

Extrusionsanlage der Firma SEM Plastomed GmbH
Extrusionsanlage der Firma SEM Plastomed GmbH

Druck und Temperatur unterscheiden sich bei der Extrusion je nach verwendetem Kunststoff und hergestelltem Produkt. Üblicherweise arbeiten Schneckenextruder mit Drücken zwischen 10 und 300 bar bei Temperaturen zwischen 60 °C und 300 °C. Für die Effizienz der Fertigung ist vor allem die Drehzahl des Extruders entscheidend. Besonders schnelldrehende Extruder werden als Schnellläufer bezeichnet und erreichen Drehzahlen von bis zu 1.500 Umdrehungen pro Minute.

Im Anschluss an die eigentliche Extrusion befindet sich häufig eine wassergekühlte Kalibrierung, die die Formgebung durch das Anpressen an die Kalibrierwand abschließt. Auf die Kalibrierung folgt üblicherweise noch ein Wasserbad zum Abkühlen des Produktes.

Welche Materialien eignen sich für die Extrusion?

Die Extrusion wird nicht nur in der Kunststoffverarbeitung eingesetzt, sondern erfreut sich auch in anderen Branchen großer Beliebtheit. Das Verfahren überzeugt durch ein sehr großes Spektrum an Werkstoffen, die extrudiert werden können. Dazu gehören beispielsweise:

  • Aluminium
  • Gummi und Kautschuk
  • Verbundwerkstoffe (Faserverstärkte Kunststoffe mit Glasfaser oder Kohlefaser)
  • Thermoplastische Kunststoffe wie PVC, PP, PE, PET, PA und weitere
  • Thermoplastische Massen aus Maisstärke und Lignin
  • Töne und andere keramische Materialien
  • Teigförmige Lebensmittel- und Futtermittel-Mischungen
Gummiprofil der Firma GUMMI FISCHER GMBH
Gummiprofil der Firma GUMMI FISCHER GMBH

Die Extrusion von Kautschuk bildet den Ursprung des Verfahrens und wurde bereits im 19. Jahrhundert angewandt. Der Erfolg bei der Kautschukextrusion war letztendlich dafür verantwortlich, dass sich die Extrusion in der Kunststoffindustrie neben dem Spritzgießen fest etablieren konnte.

Bei der Extrusion von Verbundwerkstoffen wie etwa faserverstärkten Kunststoffen kommt es vor allem auf die Berücksichtigung der Faserlänge an. So können Kurzfasern mit einer Länge von bis zu 1 mm sowie Langfasern mit einer Länge von bis zu 50 mm noch in einem Extruder verarbeitet werden, wobei Langfasern häufig Duroplasten oder Thermoplasten als Füllstoff zugemischt werden. Faserverstärkte Kunststoffe entstehen beispielsweise Einlege von Rovings oder Gewebe.

Welche Produkte entstehen durch die Extrusion?

Die Extrusion ist ein Verfahren, das durch ein sehr breites Anwendungsspektrum überzeugt. Branchenübergreifend kann eine Vielzahl an Produkten für verschiedene Zwecke in Serienfertigung hergestellt werden. Die Kunden für Extrusionsprodukte kommen entsprechend aus verschiedenen Bereichen von der Automobilindustrie über den Anlagenbau, die Luftfahrtechnik, die Medizintechnik und die Verpackungstechnik bis zur Bauindustrie, der Agrarwirtschaft und der Futter- und Lebensmittelindustrie.

Zu den meistverbreiteten Erzeugnissen der Extrusion gehören unter anderem:

  • Halbzeug (Rohre und Stäbe)
  • Profile (Rahmen, Kanäle, Dichtungen, etc.)
  • Schläuche
  • Ummantelungen
  • Folien
  • Laufflächen von Autoreifen
  • Türdichtungen
  • Fahrradfelgen
  • Keil- und Zahnriemen
  • Lebensmittel (Nudel-Teigwaren, Kekse, Formfleisch)
  • Chemiefasern
  • Kühlkörper
Strangpressprofile aus Aluminium der Firma Çuhadaroğlu Metal San. ve Pazarlama A.S.
Strangpressprofile aus Aluminium der Firma Çuhadaroğlu Metal San. ve Pazarlama A.S.
Kunststoffprofile der Firma hama-plast Kunststofftechnik
Kunststoffprofile der Firma hama-plast Kunststofftechnik

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