Feste Kunststoffe werden durch Druck und Scherung in eine homogene Schmelze umgewandelt und anschließend dem nächsten Prozess zugeführt. Bei der Schmelzproduktion werden Additive wie Masterbatches gemischt, Harze gemischt und erneut vermahlen. Die fertige Schmelze muss hinsichtlich Konzentration und Temperatur homogen sein. Um das viskose Polymer zu extrudieren, muss ausreichend Druck ausgeübt werden.
Ein Kunststoffextruder führt alle oben genannten Prozesse durch einen Zylinder mit einer Schnecke und einem Zufuhrweg aus. Das Kunststoffgranulat gelangt durch einen Trichter an einem Ende in das Fass und wird dann von der Schnecke zum anderen Ende gefördert. Um einen ausreichenden Druck aufrechtzuerhalten, verringert sich die Tiefe des Schraubengewindes mit zunehmender Entfernung vom Trichter. Äußere Erwärmung und innere Wärme, die durch die Reibung zwischen Kunststoff und Schraube erzeugt wird, erweichen und schmelzen den Kunststoff. Unterschiedliche Polymere und Anwendungen erfordern oft unterschiedliche Designspezifikationen für Kunststoffextruder. Viele Optionen umfassen die Auslassöffnung, mehrere Zufuhröffnungen, spezielle Mischvorrichtungen entlang der Schnecke, Kühlung und Erwärmung der Schmelze oder keine externe Wärmequelle (isolierter Kunststoffextruder), die relative Größe des Spalts zwischen Schnecke und Zylinder und die Anzahl der Schnecken. Beispielsweise ermöglicht ein Doppelschnecken-Kunststoffextruder eine gründlichere Durchmischung der Schmelze im Vergleich zu einem Einschnecken-Kunststoffextruder. Bei der Tandemextrusion wird die aus dem ersten Kunststoffextruder extrudierte Schmelze als Ausgangsmaterial für den zweiten Kunststoffextruder verwendet, der typischerweise zur Herstellung von extrudiertem Polyethylenschaum verwendet wird.
Die charakteristischen Abmessungen eines DL-Kunststoffextruders sind der Schneckendurchmesser (D) und die Schneckenlänge (L) im Verhältnis zum Durchmesser DL/D (D) sowie das Verhältnis (L/D). Kunststoffextruder bestehen typischerweise aus mindestens drei Abschnitten. Der erste Abschnitt, in der Nähe des L/D-Trichters, ist der Zufuhrabschnitt. Seine Funktion besteht darin, dass das Material mit einer relativ gleichmäßigen Geschwindigkeit in den Kunststoffextruder gelangt. Im Allgemeinen wird in diesem Abschnitt eine relativ niedrige Temperatur aufrechterhalten, um ein Verstopfen des Zufuhrkanals zu vermeiden. Der zweite Abschnitt ist der Kompressionsabschnitt, in dem die Schmelze geformt wird und der Druck ansteigt. Der Übergang vom Zuführabschnitt zum Kompressionsabschnitt kann abrupt oder allmählich (sanft) erfolgen. Der letzte Abschnitt, der Dosierabschnitt, befindet sich unmittelbar nach dem Extruderauslass und hat in erster Linie die Aufgabe, einen gleichmäßigen Materialfluss beim Austritt aus dem Extruder sicherzustellen. In diesem Abschnitt ist eine ausreichende Verweilzeit erforderlich, um die Gleichmäßigkeit von Zusammensetzung und Temperatur zu gewährleisten.
Am hinteren Ende des Zylinders verlässt der geschmolzene Kunststoff den Extruder durch einen ideal geformten Düsenkopf, durch den der extrudierte Schmelzstrom fließt.
Eine weitere entscheidende Komponente ist der Antriebsmechanismus des Extruders. Es steuert die Drehzahl der Schnecke, die die Leistung des Extruders bestimmt. Die erforderliche Leistung wird durch die Viskosität (Fließwiderstand) des Polymers bestimmt. Die Polymerviskosität hängt von der Temperatur und der Fließgeschwindigkeit ab und nimmt mit zunehmender Temperatur und Scherkraft ab. Kunststoffextruder sind mit Filtern zum Auffangen von Verunreinigungen ausgestattet. Um Ausfallzeiten zu vermeiden, sollten die Filter automatisch austauschbar sein. Dies ist besonders wichtig bei der Verarbeitung von Harzen, die Verunreinigungen enthalten, wie zum Beispiel Recyclingmaterialien. Extruderschnecken sind in Einzugs-, Plastifizierungs- und Schmelzabschnitte unterteilt. Abhängig von den Prozessparametern der Kunststoffpartikel variieren die Temperaturen. Extrudermodelle sind mit Schneckendurchmessern von 20, 36, 52, 65, 75, 95, 120 und 135 Grad erhältlich. Die Kunststoffpartikel werden erhitzt und durch die Bewegung der Schraube verändert sich ihr Zustand. Abhängig von der spezifischen Anwendung gibt es viele Arten von Extrudern. Die Leistung des Frequenzumrichters ist direkt proportional zum Schneckendurchmesser und wird je nach Rohmaterial weiter angepasst.
