Dieser Artikel soll ein klares Verständnis der Shear Temperature innerhalb eines Extruderbarrels sowie der verschiedenen Einflussfaktoren bieten.
Was ist das und warum passiert es?
Beim Schmelzen von Polymeren während der Extrusion ist es von größter Bedeutung, die Temperatur und die Scherkräfte (Shear Forces) präzise zu kontrollieren. Dies erfolgt durch die Einhaltung der empfohlenen Druckgeschwindigkeiten (Print Speeds) der Material- und Gerätehersteller. Eine optimale Temperaturregelung in den verschiedenen Bereichen des Barrels ist entscheidend, um ein effektives Schmelzen zu gewährleisten und gleichzeitig den Abbau des Polymers (Polymer Degradation) zu verhindern. Zu hohe Temperaturen können die Materialstruktur schädigen und zu einer Degradation führen, während zu niedrige Temperaturen zu einem ungleichmäßigen Schmelzprozess führen können.
Das Schmelzen des Materials erfolgt durch die Scherkräfte, die während der Rotation der Schraube entstehen, wenn das Polymer mit sich selbst interagiert. Diese mechanische Bewegung erzeugt zusätzlich Wärme durch Reibung. Die Schraubenbewegung übt Scherkräfte auf das Material aus, was den molekularen Abbau fördert. Ist die Scherbelastung jedoch zu hoch, kann dies zu einer Schädigung der Molekülstruktur führen und somit die Eigenschaften des Materials negativ beeinflussen.
Wie geht man damit um?
Die genaue Anpassung der Print Speeds ist entscheidend für die Optimierung des Kunststoffdruckprozesses. Durch die Anpassung der Prozessgeschwindigkeiten kann die Rate beeinflusst werden, mit der das Material den Extruder durchläuft, was wiederum sowohl die Output-Level als auch die auf das Plastik ausgeübten Shear Forces beeinflusst. Eine erhöhte Rotationsgeschwindigkeit der Schraube steigert die Scherkräfte und verbessert so die Schmelzeffizienz.
Es ist jedoch entscheidend, die potenziellen Risiken von übermäßigem Shear, erhöhten Barrel-Temperaturen und längerer Materialexposition zu berücksichtigen, da diese Faktoren zur Degradation des Materials beitragen können. Besondere Aufmerksamkeit ist erforderlich, um eine Überhitzung oder Beeinträchtigung hitzeempfindlicher Polymere zu vermeiden. Die Einhaltung der spezifischen Materialrichtlinien bezüglich Barrel-Temperaturen und Print Speeds ist essenziell, um das Risiko von Materialfehlern, Produktverlusten und möglichen Geräteschäden zu minimieren.
Vor der Verwendung neuer Materialien ist es unerlässlich, sich gründlich mit deren Spezifikationen vertraut zu machen. Das Ignorieren dieser Informationen kann zu kostspieligen Reparaturen am Trockner/Transportsystem und der Extruderschrauben-Baugruppe (extruder screw assembly) führen.