Gummiekstruderingsproces: Sådan fungerer produktionslinjer

Begge processer skubber materiale gennem en matrice for at skabe en kontinuerlig profil, men gummiekstrudering kræver et efterfølgende vulkaniserings- (hærdnings)trin, som plastekstrudering ikke gør. Gummi forbliver termohærdende efter vulkanisering - det kan ikke smeltes og omformes - mens termoplastiske profiler kan genbehandles. Gummiekstrudere fungerer også ved lavere skruehastigheder og højere tryk, og blandingens Mooney-viskositet ved forarbejdningstemperatur er typisk meget højere end plastsmelter.

Opsætningstiden afhænger i høj grad af kompleksiteten af ​​matriceændringen, ligheden mellem den nye forbindelse og den forrige, og om linjen bruger et receptstyringssystem. En simpel profilændring på en velorganiseret linje med forvarmning kan tage så lidt som 20-30 minutter. En kompleks co-ekstrudering med et helt andet sammensat system, der kræver udskylning og sammensat udrensning, kan tage 3-4 timer. Investering i hurtigskiftende matriceklemmer og standardiserede temperaturrampeopskrifter reducerer omstillingstiden betydeligt.

Dyse-swell (også kaldet post-ekstruderings-swell eller Barus-effekt) er den elastiske genvinding af gummiblandingen, når den forlader indsnævringen af ​​matricen. Gummi er viskoelastisk - det lagrer elastisk belastning under strømning gennem matricelandet, og denne belastning genopretter sig, når begrænsningen er fjernet, hvilket får ekstrudatet til at svulme ud over matricedimensionerne. Dynes svulmning kan variere fra nogle få procent til over 30 % afhængigt af sammensætningens elasticitet, matricens landlængde og forarbejdningstemperatur. Det kompenseres ved at designe matriceåbningen mindre end de ønskede profildimensioner - den nøjagtige kompensationsfaktor bestemmes empirisk for hver sammensatte-matrice-kombination og justeres ved at ændre matricens landgeometri.

Ja, men med modifikationer. Højkonsistent silikonegummi (HCR) har meget anderledes reologisk adfærd end kulsortfyldte organiske gummier - det er meget lavere i viskositet ved forarbejdningstemperatur og mere følsomt over for luftindfangning. Silikonelinjer bruger typisk koldføde-ekstrudere med højere L/D-forhold (op til 20:1) og vakuumventilation for at forhindre porøsitet. Hærdetunnelen til silikone bruger typisk varmluft ved 200–220°C frem for damp, fordi silikone ikke er velegnet til damphærdning. Efterhærdning (sekundær ovn) ved 200°C i flere timer er også nødvendig for at fuldføre tværbinding og fjerne flygtige biprodukter.

Output afhænger i høj grad af profilstørrelse, sammensætning og hærdningsmetode. En 90 mm koldfremførings-EPDM-linje, der producerer en middel-kompleksitet bilvejrliste, kan køre med 8-15 m/min med en gennemstrømning på 150-350 kg/t. En lille medicinsk silikoneslange (30 mm ekstruder) kan køre med 2-6 m/min, men producere meget let produkt. Store dækslidbanelinjer kan nå udgangshastigheder over 2.000 kg/t på 200 mm stift-cylindre ekstrudere. Linjehastigheden er i sidste ende begrænset af hærdningszonens længde og den minimale opholdstid, der kræves for at vulkanisere forbindelsen fuldstændigt.

Scorch er for tidlig vulkanisering af forbindelsen, mens den stadig er inde i ekstruderens cylinder eller form - før den er blevet formet og bevidst hærdet. Det fremstår som ru overflade, klumper eller hårde partikler i ekstrudatet. Forbrænding udløses af for høj sammensætningstemperatur (normalt over 120-130°C for svovlhærdede systemer), for lang opholdstid (f.eks. når ledningen stoppes med varm forbindelse i tønden) eller utilstrækkelig svidningssikkerhed i sammensætningens formulering. Forebyggelse indebærer: at holde tønde- og matricetemperaturer inden for specifikationerne, bruge forbindelser formuleret med passende Mooney-scorch-tid (t5) til procesbetingelserne og hurtig udrensning af tønden under ethvert længere stop.

Elektriske køretøjer stiller nye krav til gummiekstruderingsproduktionslinjer ud over traditionelle vejrlister. Batterimoduler kræver perimeterforseglinger med meget høj kompressionsmodstand (for at opretholde tætningskraften over årtier), termiske kanalpakninger og højspændingskabelisolering ekstruderet af specialiserede flammehæmmende silikone- eller EPDM-forbindelser. Nogle batteridæksler til elbiler bruger co-ekstruderede EPDM-tætninger med integrerede ledende lag til jording, en funktion, der ikke er nødvendig på køretøjer med forbrændingsmotor. EV-markedet driver efterspørgslen efter snævrere dimensionelle tolerancer og forbedrede specifikationer for sammensætningsydelse i gummiekstrudering.

På præcisionsmikroekstruderingslinjer, gummisnore og slanger med udvendige diametre så små som 0,3-0,5 mm kan produceres, typisk i silikone, til medicinske eller sensorapplikationer. Standard produktionslinjer håndterer profiler ned til ca. 2 mm tværsnit uden væsentlige besvær. Meget små profiler er begrænset af matricens bearbejdelighed, dimensionsstabilitet under træk og vanskeligheden ved at opretholde ensartet tilførsel ved meget lave gennemløbshastigheder.

Et struktureret vedligeholdelsesprogram omfatter typisk: daglig inspektion af skruegange og tøndeboring for slid (dokumenteret med følermåler eller boreskop); ugentlig smøring af trækkæder og startruller; månedlig kalibrering af temperatursensorer og tryktransducere; kvartalsvis inspektion af frigang fra skrue til cylinder (normal slidtolerance er op til 0,003 × D, før udskiftning tilrådes); og årlig eftersyn af ekstruder gearkasseolie og motorlejekontrol. Hyppigheden af ​​rengøring af matricer afhænger af sammensætningen - kulsortfyldte forbindelser kan kræve formrensning hver 4.-8. driftstime, mens renere forbindelser kan køre 24 timer mellem rengøringerne.

En smeltegearpumpe (også kaldet en gummigearpumpe eller boosterpumpe) er installeret mellem ekstruderhovedet og matricen. Det giver et konstant, pulsationsfrit volumetrisk flow af masse til matricen, uafhængigt af skruehastighedsudsving eller modtryksvariationer. Dette afkobler ekstruderens plastificeringsfunktion fra matricens flowmålingsfunktion, hvilket typisk reducerer dimensionsvariation ved at 50-70 % og tillader ekstruderen at fungere ved lavere, mere stabile tryk - hvilket forlænger levetiden på skruer og tønde og reducerer risikoen for svidning. Gearpumper er mest omkostningseffektive til højpræcisions- eller højværdiprofiler, hvor dimensionsvariationer direkte forårsager afvisninger.