Достижения в экструзии пластика позволяют производить изделия большой длины для различных применений

От повседневных соломинок для питья до сложных автомобильных компонентов, бесчисленное количество изделий из пластмассы зависит от ключевой технологии производства: литья пластмасс методом экструзии. С момента своего появления в 1935 году этот процесс сыграл ключевую роль в производстве благодаря своим уникальным преимуществам при производстве длинных пластмассовых изделий большого объема. Эта статья углубляется в принципы, выбор материалов, плюсы и минусы, а также соображения по проектированию литья пластмасс методом экструзии, предоставляя всеобъемлющую справку для лиц, принимающих бизнес-решения, и инженеров.

Литье пластмасс методом экструзии — это процесс, при котором расплавленная пластмасса непрерывно продавливается через фильеру для создания изделий с определенными формами поперечного сечения. По сравнению с другими методами литья пластмасс, экструзия особенно подходит для производства длинных или крупногабаритных изделий, таких как трубы, профили и листы. Ее применение обширно, затрагивая практически все аспекты современной жизни:

• Инфраструктура: Используется для водопроводных труб, газопроводов, дренажных систем и многого другого.
• Строительство: Производит оконные и дверные профили, декоративные элементы, уплотнения и изоляцию проводов/кабелей.
• Упаковка: Создает пленки для пищевой упаковки, бутылки для напитков и контейнеры.
• Сельское хозяйство: Производит ирригационные трубы и сельскохозяйственные пленки.
• Товары народного потребления: Производит соломинки, посуду, игрушки и другие предметы повседневного обихода.

Система экструзии состоит в основном из экструдера, фильеры и вспомогательного оборудования. Экструдер плавит и транспортирует пластмассовый материал к фильере, которая придает окончательную форму изделию. Вспомогательное оборудование включает в себя системы охлаждения, тянущие устройства и резаки для контроля скорости охлаждения, точности размеров и длины резки.

С точки зрения затрат, экструзия пластмасс зависит от выбора материала и сложности оборудования. Стоимость материалов в среднем составляет около 1000 долларов США за изделие, а стоимость экструзионного оборудования варьируется от 7000 до 90 000 долларов США в зависимости от масштаба производства и сложности детали.

Выбор пластмассового материала напрямую влияет на производительность и применение экструдированного изделия. Основные соображения включают:

• Окружающая среда: Будет ли изделие подвергаться воздействию внешней среды, ультрафиолетового излучения или экстремальных температур?
• Химическое воздействие: Будет ли он контактировать с кислотами, щелочами или другими коррозионными веществами?
• Механические требования: Должен ли он выдерживать сильные удары или растягивающие напряжения?
• Эстетические требования: Нужны ли определенные цвета или отделки?

Общие экструзионные материалы и их свойства:

Универсальный пластик с отличной химической стойкостью, гибкостью и долговечностью при низкой стоимости. Используется для труб и упаковки. Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) обеспечивает превосходную гибкость для пленок, в то время как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) обеспечивает большую прочность для контейнеров и труб.

Термопласт, полученный из ископаемого топлива, с высокой температурой плавления, хорошей прочностью и ударопрочностью. Используется для автомобильных деталей, текстиля и упаковки. Доступен в нескольких цветах.

Экономичный и долговечный. Жесткий ПВХ устойчив к излучению и ударам для окон/труб, в то время как гибкий ПВХ обеспечивает прочность на растяжение для изоляции проводов и гидроизоляции.

Жесткий пластик для упаковки и изоляции, легко принимающий сложные формы.

Популярен для 3D-печати и экструзии, ценится за эстетическую привлекательность в корпусах и декоративных деталях.

Отличные механические свойства, включая термостойкость/химическую стойкость. Используется в автомобильных компонентах и текстиле, с хорошей износостойкостью для подшипников и шестерен.

Высокая жесткость, термостойкость и долговечность при более высокой стоимости. Используется для автомобильных деталей и корпусов электроники, с прозрачностью, идеальной для защитного снаряжения.

Обычный материал для контейнеров для пищевых продуктов/напитков, инженерных применений и волокон. Обладает прочностью, прозрачностью и возможностью вторичной переработки.

• Экономичность: Как правило, дешевле, чем другие методы литья пластмасс.
• Непрерывное производство: Обеспечивает выпуск больших объемов продукции с меньшими рисками для запасов.
• Регулируемость: Изделия можно модифицировать до охлаждения/затвердевания.
• Разнообразие форм: Различные фильеры/экструдеры создают разнообразные формы и размеры.
• Гибкость материала: Большинство термопластов совместимы с экструзией.

• Расширение: Охлаждение может вызывать отклонения в размерах.
• Ограничения по материалам: Не все пластмассы подходят для экструзии; некоторые изделия невозможно изготовить таким способом.
• Высокие затраты на оборудование: Экструдеры и фильеры представляют собой значительные инвестиции.
• Проблемы с переработкой: Экструдеры часто не могут перерабатывать переработанные пластмассы из-за требований к фильтрации примесей.

Чтобы предотвратить проблемы при литье пластмасс методом экструзии, учитывайте следующие рекомендации по проектированию:

• Поддерживайте равномерную толщину стенок: Неравномерные стенки вызывают неравномерное охлаждение, что приводит к деформации. Минимальная рекомендуемая толщина: 0,025 дюйма.

Хотя экструзия может не соответствовать точности литья под давлением, литья по выплавляемым моделям или 3D-печати, современное оборудование значительно улучшило контроль размеров. Благодаря правильному выбору материала, конструкции фильеры и управлению процессом производители могут использовать сильные стороны экструзии для производства высококачественных и экономичных пластмассовых изделий.