Gummiextruderingsprocess: Hur produktionslinjer fungerar

Båda processerna trycker material genom ett munstycke för att skapa en kontinuerlig profil, men gummisträngsprutning kräver ett efterföljande vulkaniseringssteg (härdning) som plastextrudering inte gör. Gummi förblir värmehärdande efter vulkanisering - det kan inte smältas och omformas - medan termoplastprofiler kan återbearbetas. Gummisträngsprutmaskiner arbetar också vid lägre skruvhastigheter och högre tryck, och blandningens Mooney-viskositet vid bearbetningstemperatur är vanligtvis mycket högre än plastsmältor.

Inställningstiden beror till stor del på komplexiteten i tärningsbytet, likheten mellan den nya blandningen och den föregående och om linjen använder ett recepthanteringssystem. Ett enkelt profilbyte på en välorganiserad linje med förvärmning kan ta så lite som 20–30 minuter. En komplex samextrudering med ett helt annat blandningssystem, som kräver utspolning och blandningsrening, kan ta 3–4 timmar. Genom att investera i snabbbytesklämmor och standardiserade temperaturramprecept minskar omställningstiden avsevärt.

Formsvällning (även kallad post-extrusionssvällning eller Barus-effekt) är den elastiska återhämtningen av gummiblandningen när den lämnar sammandragningen av formen. Gummi är viskoelastiskt – det lagrar elastisk spänning under flödet genom formytan, och den spänningen återhämtar sig när begränsningen har tagits bort, vilket gör att extrudatet sväller utanför formens dimensioner. Dysens svällning kan variera från några procent till över 30% beroende på blandningens elasticitet, formens landlängd och bearbetningstemperatur. Det kompenseras genom att utforma formöppningen mindre än de önskade profildimensionerna - den exakta kompensationsfaktorn bestäms empiriskt för varje kombination av sammansatt matris och justeras genom att ändra formens landgeometri.

Ja, men med modifieringar. Högkonsistent silikongummi (HCR) har mycket annorlunda reologiskt beteende än kolsvartfyllda organiska gummin - det har mycket lägre viskositet vid bearbetningstemperatur och känsligare för luftinneslutning. Silikonlinjer använder vanligtvis kallmatade extrudrar med högre L/D-förhållanden (upp till 20:1) och vakuumventilation för att förhindra porositet. Härdningstunneln för silikon använder vanligtvis varmluft vid 200–220°C istället för ånga, eftersom silikon inte är väl lämpat för ånghärdning. Efterhärdning (sekundär ugn) vid 200°C under flera timmar krävs också för att fullborda tvärbindningen och avlägsna flyktiga biprodukter.

Effekten beror mycket på profilstorlek, sammansättning och härdningsmetod. En 90 mm kallmatad EPDM-linje som producerar en tätningslist för fordon med medelkomplexitet kan köras i 8–15 m/min med en genomströmning på 150–350 kg/h. En liten medicinsk silikonslanglinje (30 mm extruder) kan köras med 2–6 m/min men producera mycket lätt produkt. Stora däckslitbanor kan nå uteffekter över 2 000 kg/h på 200 mm stift-cylindrar. Linjehastigheten begränsas slutligen av härdningszonens längd och den minsta uppehållstid som krävs för att fullständigt vulkanisera blandningen.

Anvulkning är för tidig vulkanisering av föreningen medan den fortfarande är inne i extrudercylindern eller formen - innan den har formats och avsiktligt härdad. Det framstår som en grov yta, klumpar eller hårda partiklar i extrudatet. Anvulkning utlöses av för hög föreningstemperatur (vanligtvis över 120–130°C för svavelhärdade system), överdriven uppehållstid (t.ex. när ledningen stoppas med varm förening i trumman) eller otillräcklig anvulkningssäkerhet i föreningsformuleringen. Förebyggande innebär: att hålla cylinder- och formtemperaturen inom specifikationen, använda föreningar formulerade med adekvat Mooney-anbränningstid (t5) för processförhållandena och tömning av fatet snabbt under ett längre stopp.

Elfordon ställer nya krav på produktionslinjer för gummisträngsprutning utöver traditionella falslister. Batterimoduler kräver perimetertätningar med mycket hög kompressionsmotstånd (för att bibehålla tätningskraften under årtionden), värmehanteringskanalpackningar och högspänningskabelisolering extruderad från specialiserade flamskyddande silikon- eller EPDM-blandningar. Vissa batteriluckor för elbilar använder samextruderade EPDM-tätningar med integrerade ledande lager för jordning, en funktion som inte behövs på fordon med förbränningsmotorer. Elbilsmarknaden driver efterfrågan på snävare dimensionstoleranser och förbättrade specifikationer för blandningsprestanda i gummiextrudering.

På precisionsmikroextruderingslinor, gummisnören och slangar med ytterdiametrar så små som 0,3–0,5 mm kan tillverkas, vanligtvis i silikon, för medicinska eller sensorapplikationer. Standardproduktionslinjer hanterar profiler ner till ca 2 mm tvärsnitt utan större svårighet. Mycket små profiler begränsas av formens bearbetbarhet, dimensionsstabilitet under dragning och svårigheten att upprätthålla konsekvent matning vid mycket låga genomströmningshastigheter.

Ett strukturerat underhållsprogram inkluderar vanligtvis: daglig inspektion av skruvgängor och piphål för slitage (dokumenterat med avkännarmått eller boreskop); veckovis smörjning av avdragsdrivkedjor och startrullar; månatlig kalibrering av temperatursensorer och tryckgivare; kvartalsvis inspektion av spelet mellan skruv och cylinder (normal slitagetolerans är upp till 0,003 × D innan byte rekommenderas); och årlig översyn av extruderväxellådans olja och motorlagerkontroller. Rengöringsfrekvensen beror på blandningen – kolsvartfyllda föreningar kan kräva stansrengöring var 4–8:e körtimme, medan renare ämnen kan köras 24 timmar mellan rengöringarna.

En smältkugghjulspump (även kallad gummikugghjulspump eller boosterpump) är installerad mellan extruderhuvudet och formen. Det ger ett konstant, pulsationsfritt volymetriskt flöde av blandning till formen, oberoende av skruvhastighetsfluktuationer eller mottrycksvariationer. Detta frikopplar extruderns mjukgörande funktion från formens flödesmätande funktion, vilket vanligtvis minskar dimensionsvariationen med 50–70 % och tillåta extrudern att arbeta vid lägre, mer stabila tryck - vilket förlänger skruv- och cylinderlivslängden och minskar risken för brännskador. Kugghjulspumpar är mest kostnadseffektiva för högprecisions- eller högvärdiga profiler där dimensionsvariationer direkt orsakar kasseringar.