Extrudieren (ExtrusionsVerfahren)

Wie auch beim Spritzgießverfahren handelt es sich bei dem Extrusionsverfahren um einen thermischen Verarbeitungsprozess, bei dem aus Kunststoffgranulat durch Aufschmelzen und Formgebung ein Profil erzeugt wird. Im Falle der Extrusion allerdings wird ein Kunststoffstrang erzeugt, der erst in einem weiteren Verarbeitungsschritt zum Produkt wird, zum Beispiel durch Zerschneiden. Man kann es sich so vorstellen, als würde man ewig auf eine endlose Zahnpastatube drücken und die Zahnpasta kontinuierlich herausquellen.

Im Extrusionsverfahren werden vor allem lange Hohlkörper gefertigt, also Rohre, Schläuche, aber auch Fensterprofile, die dann auf die gewünschte Länge zugeschnitten und weiterverarbeitet werden.

Der Extrusionsprozess

Schritt 1: Einfüllen des Materials in den Trichter

Das Material darf nicht zu feucht und nicht zu grobkörnig sein, sonst erhält man einen unregelmäßigen Strang.

Schritt 2: Beförderung des Materials im Zylinder

Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Material im Zylinder nach vorn zu befördern, zumeist geschieht dies aber mit einer Schnecke oder einer Planetwalze. Nur in der Verarbeitung von keramischen Werkstoffen kommen auch Kolben zum Einsatz.
Die richtige Auswahl und Geometrie der Schnecke oder Walze ist entscheidend für den Erfolg des Extrusionsverfahrens.

Schritt 3: Plastifizieren (am Beispiel der Schneckenextrusion)

Das Material wird aufgeschmolzen, weil sich durch die zunehmende Kompression (Zusammenpressen) der Teilchen und der Drehung der Schnecke immer stärker aneinander reiben. Diese Kompression wird vor allem dadurch erreicht, dass die Schneckengänge im Zylinder durch den in einer bestimmen Zone dicker werdenden Kern immer kleiner werden, sodass die Kunststoffmasse immer weniger Platz hat. Außerdem tragen die Heizelemente um den Zylinder zur Erwärmung der Kunststoffmasse bei.
Durch die Schneckenrotation und den zunehmenden Druck wird das Material gut durchmischt. Wichtig ist eine vollständige und möglichst schonende, gleichmäßige Aufschmelzung, um das Material nicht zu beschädigen.
Das gleiche Prinzip gilt auch für Walzen.

Schritt 4: Extrudat

Die Kunststoffschmelze wird nun durch ein Werkzeug gedrückt, wodurch das so genannte Extrudat (der Kunststoffstrang) seine Form erhält.

Schritt 5: Abkühlen und Schneiden

Nach dem formgebenden Werkzeug folgt eine wassergekühlte Kalibrierung, die die Form des Strangs kalibriert und durch Erstarren fixiert. Die Kalibrierung hat die gleiche Form hat wie das Profil. Bei der Kalibrierung wird mit Vakuum oder Druckluft das Profil von innen nach außen an die Kalibrierung gedrückt (oder gezogen), um das Zusammensacken zu verhindern, während der Strang mit Wasser umspült oder durchspült wird.
Nach weiterer Kühlung wird der Strang auf die gewünschte Länge zugeschnitten.

Sonderformen der Extrusion

Mehrkomponentenextrusion:  

Denke an einen Gartenschlauch! Dieser hat außen ein anderes Material als innen. Diese verschiedenen Schichten werden gleichzeitig extrudiert. In modernen High-Tech-Unternehmen werden bis zu 6 Schichten auf einmal extrudiert. Um solche Verfahren zur Anwendung zu bringen, braucht es Spezialisten der Kunststoff- und Werkzeugtechnik.

Profilextrusion:

Wenn Du Deine Fenster anschaust, fällt Dir sicher auf, dass diese ein bestimmtes Profil haben. Dennoch werden auch Fenster im Extrusionsverfahren hergestellt. Wenn man so ein komplexes Profil herstellt, ist es wichtig, das Extrudat nach dem Austreten aus dem Werkzeug während der Abkühlungsphase in Form zu halten, sonst würde es in sich verformen. Dazu wird direkt hinter dem Werkzeug eine Kalibrierung gesetzt.

Folienextrusion:

Kennst Du die Malerfolien, mit denen beim Renovieren die Möbel abgedeckt werden? Auch diese extrem dünnen und großen Folien werden im Extrusionsverfahren gefertigt. Dazu wird ein dünner Schlauch extrudiert, der anschließend aufgeblasen wird.

Übrigens:

Das Kunststoffgranulat selbst, das von vielen Verarbeitern verwendet wird, wird ebenfalls im Extrusionsverfahren hergestellt. Es wird ein dünner Strahl extrudiert, der anschließend zerhäckselt wird, wodurch die Granulatkörnchen ihre typische Größe erhalten.

Wusstest Du,

dass auch Nudeln extrudiert werden? Das Extrusionsverfahren findet auch in der Lebensmittelherstellung häufig Anwendung.

      


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