Kunststoffextrusion: Ein Verfahren unter der Lupe
Kunststoffextrusion (auch Plastikextrusion) beschreibt das formgebende Herauspressen (Extrudieren) formbarer Polymere (genauer Thermoplasten) unter Temperatureinwirkung. Das Verfahren eignet sich zur Herstellung von Bauteilen und Einzelteilen, die in vielen Branchen der weltweiten Wirtschaft eingesetzt werden. Die Kunststoffextrusion bestimmt damit maßgeblich, wie Kunststoffe in unserer Welt angewendet werden können. Die Bedeutung dieses Verfahrens möchten wir mit diesem Artikel herausstellen.
Unterschiede: Die Polymere bestimmen das Verfahren
Aufgrund der sehr unterschiedlichen thermischen und chemischen Eigenschaften der gängigen Polymere und Thermoplasten kommen für eine qualitativ hochwertige Verarbeitung verschiedene Abwandlungen des Extrusionsverfahrens zum Einsatz. Eine hocheffiziente Kunststoffextrusion berücksichtigt dabei vor allem die Schmelzpunkte des Rohmaterials sowie verschiedene Drücke, die für eine optimale Verarbeitung notwendig sind. Je nach Temperatur- und Druckniveau können unterschieden werden
- Kaltextrusion (geringe Drücke bei niedrige Temperaturen)
- Warmextrusion (geringe bis mittlere Drücke bei höheren Temperaturen)
- Heißextrusion (hohe Drücke bei hohen Temperaturen)
Koextrusion und die Verbindung von Polymerströmen
Bei Teilen, die aus mehr als einem Polymer bestehen oder zusätzlich aus einem andersartigen Stoff bestehen, existiert zudem das Verfahren der Koextrusion. Hier verbinden sich mindestens zwei Phasen unterschiedlicher Stoffe erst nach dem Einschmelzen (meist in oder vor der Düse bzw. der Matrize). Die Zusammenführung mehrerer Polymerströme kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn es um die Herstellung von Verbundprofilen oder Mehrschichtfolien geht.
Komponenten der Kunststoffextrusion
Das Rohmaterial (Granulat, Pellets oder Pulver) wird über einen Trichter dem Extruder zugeführt und dort erwärmt. Da das Mischungsverhältnis gerade bei Verbundstoffen exakt sein muss, wird hier häufig auf die sogenannte gravimetrische Dosierung zurückgegriffen. Diese erlaubt eine genaue Abmessung des zu dosierenden Stoffes anhand von Dichte und Gewicht. Weitere Komponenten können über eine Seitenbeschickung in die Schmelze gegeben werden – zum Beispiel zur Veränderung der chemischen Eigenschaften des Endprodukts.
Schmelzen und anschließende Kühlung
Externe Heizzonen sowie die Reibungswärme des Extruders sorgen für das Aufschmelzen der Rohstoffe. Bei Bedarf kann auch mit einem Kühlsystem gearbeitet werden. Dies geschieht in der Regel jedoch erst nach dem Ausbringen der Schmelze aus der Düse des Extruders. Die Kühlung im Anschluss an die Plastikextrusion sorgt nicht nur für eine Absenkung der Temperatur der Schmelze, sondern lässt das erweichte Polymer auch in kurzer Zeit wieder erstarren.
Kühlstrecken
Anschließend folgt häufig eine Kühlstrecke, in der, mittels Luft oder Wasserkühlung, das Extrudat seine Endfestigkeit erreicht. Diesem Schritt wird oft eine Weiterverarbeitung angeschlossen, bei der das entstandene Teil entgratet wird. Präzisionsteile mit geringsten Fertigungstoleranzen können auf diese Weise hergestellt werden.
Typische Materialien und Anwendungen der Kunststoffextrusion
Dank der Vielseitigkeit der Plastikextrusion lassen sich zahlreiche Kunststoffe verarbeiten. Darunter vor allem PVC und PE sowie PP, PS sowie diverse Spezialkunststoffe. Ebenfalls im Einsatz sind Chemikalien und Rezyklate aus der Kreislaufwirtschaft. Typische Produkte der Kunststoffextrusion sind unter anderem:
- Rohre/Schläuche (zum Beispiel für Wasserleitungen oder Kabelschutz)
- Profile (wie Fensterrahmen sowie Dichtungen und Leisten)
- Folien/Platten (Blasfolien)
- Extrusionsblasgeformte Gefäße (wie Flaschen und Kanister)
Zukunftsperspektive der Plastikextrusion
Die Kunststoffextrusion ist in praktisch allen Industriezweigen präsent. Vom Automobilbau über die Medizintechnik, die Lebensmittelverpackung bis hin zur Luft- und Raumfahrt liefert sie effiziente Lösungen und wird dies wohl auch in Zukunft in unverzichtbarer Weise tun. Sie ist ebenfalls ein wichtiger Teil der Kreislaufwirtschaft und im Hinblick auf die Themen Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung zu großen Teilen an einer nachhaltigeren Welt beteiligt.
