Apa itu Ekstrusi?
Manufaktur ekstrusi memungkinkan produsen untuk membentuk dan memproduksi barang dengan profil penampang yang seragam. Untuk membuat bentuk kontinu dengan penampang yang homogen, suatu bahan, sering kali berupa termoplastik atau logam fleksibel, didorong melalui cetakan atau lubang.
Rasio Ekstrusi
Rasio ekstrusi adalah luas penampang awal ekstrusi akhir / luas penampang.
Rasio ekstrusi penting karena menunjukkan berapa banyak pekerjaan mekanis yang harus dilakukan mesin selama ekstrusi. Yang penting untuk diperhatikan adalah bahwa ketika rasio ekstrusi rendah, sedikit pekerjaan mekanis yang harus dilakukan selama proses ekstrusi.
Sebaliknya, ketika rasio ekstrusi tinggi, diperlukan lebih banyak tekanan. Hal ini dapat diatasi dengan menyesuaikan gaya yang mengalir melalui mesin, atau ditentukan sebagai throughput atau laju umpan.
- Anda perlu mengeluarkan lebih banyak bahan di tenggorokan umpan Anda. Sebagian besar blender terbesar di industri ini memungkinkan Anda untuk mengeluarkan hingga 1600 kg/jam (throughput) dalam bahan.
- Anda perlu menyesuaikan kecepatan sekrup untuk memastikan rasio ekstrusi yang rendah.
Mengapa rasio ekstrusi penting?
Rasio ekstrusi sangat penting bagi produsen karena mesin mereka akan bekerja selama bertahun-tahun. Hal ini tidak hanya memengaruhi tingkat deformasi dan karakter aliran material yang diekstrusi, tetapi juga parameter kekuatan proses ini. Ekstruder, terutama laras, dan cetakan, dapat mengalami keausan, dan mesin membutuhkan penyesuaian manual untuk memastikan penggunaan material yang efisien dan kualitas produk yang konsisten.
Jenis Ekstrusi
Ekstrusi ganda (ekstrusi bersama)
Co-ekstrusi membentuk ekstrudat yang terdiri dari lebih dari satu aliran lelehan termoplastik. Proses ini muncul karena beberapa permintaan layanan, terutama dari industri pengemasan, tidak dapat dipenuhi oleh satu polimer, meskipun kombinasi polimer dapat memenuhinya. Co-ekstrusi pertama kali dipraktikkan dalam produksi film cor dan sekarang digunakan dalam ekstrusi blown film dan lembaran.
Proses co-ekstrusi digunakan dalam banyak proses ekstrusi untuk menyatukan dua atau lebih keluaran ekstruder untuk membentuk satu produk multilayer yang memiliki
- Peningkatan kinerja
- Diferensiasi produk
- Penghematan biaya
- Fungsionalitas yang ditambahkan
- Penanganan yang berkurang
- Hasil yang tinggi
Ekstrusi Plastik
Ekstrusi plastik adalah proses manufaktur di mana plastik mentah (terutama polimer) dilelehkan dan didorong melalui cetakan untuk membuat profil yang kontinu. Manufaktur ekstrusi dalam plastik menghasilkan pipa/tabung, pagar, pagar dek, bingkai jendela, dan terpal.
Proses pembuatan produk plastik ekstrusi dimulai dengan memberi dosis dan memasukkan bahan plastik, seperti bubuk, pelet, dan butiran, dari hopper, ke dalam laras ekstruder. Setelah bahan meleleh dan dipaksa melalui sekrup, bahan cair dipaksa melalui cetakan. Setelah produk yang diekstrusi keluar dari cetakan, produk tersebut dibentuk dan didinginkan.
Blow moulding sangat populer untuk membuat produk lain seperti botol plastik. Untuk industri mainan plastik, cetakan injeksi lebih cocok. Apakah Anda ingin tahu perbedaannya? Silakan baca artikel kami: Cetakan Injeksi vs Cetakan Tiup.
Ekstrusi Film
Film plastik adalah bahan tipis dan kontinu yang digunakan secara luas dalam industri pengemasan makanan. Bahan plastik yang lebih tebal sering disebut “lembaran.” Film plastik memisahkan area atau volume, menahan barang, dan bertindak sebagai penghalang atau permukaan yang dapat dicetak. Ini paling sering digunakan untuk pengemasan, pembungkus penganan, film fotografi, atau bahkan untuk membungkus helikopter lengkap untuk transportasi.
Ekstrusi Tabung
Ekstrusi Tubing. Proses tubing atau ekstrusi tubing memproduksi tabung medis dan sedotan. Proses ini mirip dengan proses ekstrusi biasa hingga tahap die dan ekstrusi yang sebenarnya.
Proses Ekstrusi Plastik
Memahami berbagai proses yang terlibat dalam ekstrusi sangat penting untuk mencapai hasil produksi yang tepat dan efisien. Proses ekstrusi plastik umumnya terdiri dari langkah-langkah berikut:
Persiapan Bahan
Dalam ekstrusi, Anda memiliki opsi untuk menggunakan banyak polimer. Namun, pemrosesan bahan itu rumit dan membutuhkan pemilihan bahan yang tepat untuk mendapatkan produk yang cocok untuk dijual. Anda akan membutuhkan resin polimer, juga dikenal sebagai pembawa polimer, untuk produksi Anda. Tergantung pada produk yang Anda inginkan, Anda dapat mempertimbangkan untuk menambahkan pigmen, di antara bahan tambahan opsional lainnya seperti peredam UV, alat bantu pemrosesan anti-patah tulang, antioksidan, atau pemanjang rantai PET.
Bahan sintetis yang biasa digunakan untuk proses ekstrusi meliputi:
Polietilena (PE)
Polimer termoplastik serbaguna yang dikenal dengan ketahanan kimiawi yang sangat baik, daya tahan, dan biaya rendah. Polimer ini banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk film kemasan, pipa, tabung, dan insulasi kawat.
Polypropylene (PP)
Polimer termoplastik populer lainnya yang dikenal karena kekuatannya yang tinggi, ketahanan terhadap bahan kimia, dan stabilitas termal yang baik. PP umumnya digunakan dalam kemasan, suku cadang otomotif, tekstil, dan barang-barang rumah tangga.
Polivinil Klorida (PVC)
Polimer termoplastik yang banyak digunakan dan dikenal dengan sifat insulasi listriknya yang sangat baik, daya tahan, dan ketahanan terhadap api. PVC umumnya digunakan dalam bahan konstruksi, pipa, kabel, dan profil jendela.
Polistiren (PS)
Termoplastik serbaguna dengan kekakuan, ketahanan benturan, dan kejernihan yang baik. Umumnya digunakan dalam bahan kemasan, alat makan sekali pakai, dan panel insulasi.
Polietilena Tereftalat (PET)
Polimer termoplastik yang dikenal dengan kekuatan, transparansi, dan ketahanannya yang sangat baik terhadap kelembapan dan bahan kimia. PET banyak digunakan dalam botol minuman, kemasan makanan, dan serat sintetis.
Akrilonitril Butadiena Stirena (ABS)
Termoplastik yang tangguh dan kaku yang dikenal dengan ketahanan benturan dan ketahanan panasnya yang tinggi. ABS umumnya digunakan pada komponen otomotif, rumah elektronik, dan barang-barang konsumen.
Polikarbonat (PC)
Termoplastik transparan yang dikenal karena kekuatan benturannya yang tinggi, kejernihan optik, dan tahan panas. PC umumnya digunakan dalam lensa kacamata, komponen otomotif, dan komponen elektronik.
Poliamida/Nylon (PA)
Termoplastik padat dan tahan lama yang dikenal dengan sifat mekanik, panas, dan ketahanan kimia yang sangat baik. Nilon biasanya digunakan dalam aplikasi teknik, tekstil, dan komponen otomotif.
Ini hanyalah beberapa contoh bahan sintetis yang digunakan dalam proses ekstrusi. Banyak jenis plastik dan senyawa polimer lainnya yang tersedia, masing-masing dengan sifat dan aplikasi yang unik.
Pengaturan Ekstruder
Memasang mesin ekstruder melibatkan pemasangan yang hati-hati dan kalibrasi yang tepat untuk memastikan keselarasan yang tepat.
Langkah selanjutnya adalah memasang cetakan ekstrusi atau perkakas yang sesuai, sebuah tugas yang memainkan peran penting dalam menentukan bentuk dan ukuran produk akhir.
Pertimbangan desain sekrup sangat penting, terutama berfokus pada desain silinder laras. Aspek ini secara signifikan memengaruhi keakuratan dispersi material Anda dan berkontribusi untuk mencapai spesifikasi produk yang diinginkan.
Dosis
Penakaran adalah tentang mengukur dan mengontrol jumlah aditif, pewarna, atau komponen lain yang akan dicampur dengan bahan dasar plastik secara akurat.
Produsen menggunakan peralatan atau sistem dosis untuk memasukkan zat tambahan ini ke dalam ekstruder dengan cara yang terkendali.
Ingin tahu lebih banyak tentang bagaimana kami membantu produsen plastik dalam bahan dosis ekstrusi secara akurat? Kunjungi situs web kami!
Meleleh
Memasukkan bahan plastik ke dalam laras ekstruder menggunakan mekanisme sekrup. Menerapkan panas dan energi mekanik untuk melelehkan plastik sehingga menciptakan massa cair yang homogen. Ekstrusi leleh adalah peleburan pelet polimer dengan menerapkan panas dan gesekan melalui laras ekstruder.
Polimer cair kemudian didorong melalui lubang kecil atau, lebih sering, “kepala pancuran” lubang yang disebut spinneret. Saat aliran polimer cair menjauh dari spinneret, polimer tersebut mengeras menjadi serat padat. Serat ini ditarik dan dipanaskan berulang kali saat bergerak di sepanjang garis ekstrusi ke produk akhir.
Prasyarat yang paling penting untuk pemilihan bahan adalah polimer harus meleleh dan mampu menangani gaya geser yang kuat tanpa kehilangan terlalu banyak berat molekulnya.
Untuk menghasilkan produk berkualitas tinggi, teknisi manufaktur perlu memastikan ukuran partikel yang tepat dengan menetapkan laju peleburan dan menggabungkan peleburan bertahap dengan menerapkan panas di dalam laras. Anda akan membutuhkan panas yang sangat konstan untuk memastikan viskositas yang tepat dari produk Anda. Jika salah satu dari langkah-langkah ini tidak dilakukan dengan sempurna, maka akan menghasilkan produk yang terdistorsi.
Memberi makan sekrup
Setelah material dimasukkan ke dalam sekrup, kombinasi elemen pemanas dan keluaran mendorong material melalui cetakan untuk membentuk produk yang diekstrusi.
Sebagai alternatif, beberapa produsen melelehkan material dengan memanaskan cetakan dan menarik material yang dipaksakan. Teknik ini juga dikenal sebagai pultrusi. Ekstrusi mendorong material melalui cetakan, sedangkan pultrusi menarik material. Pultrusion menggunakan komposit yang diperkuat dengan untaian serat panjang, seperti karbon, kevlar, atau kaca.
Homogenisasi dan Peningkatan Tekanan
Ekstruder terus menerus mencampur dan menghomogenisasi plastik cair menggunakan sekrup yang berputar.
Meningkatkan tekanan pada plastik cair memastikan aliran yang tepat dan menghilangkan gelembung udara atau kotoran.
Hal ini juga memungkinkan untuk menghilangkan sebagian besar gaya di mana material didorong melalui cetakan. Teknik yang umum digunakan dalam industri ini adalah pultrusion. Kerugiannya antara lain adalah prosesnya terbatas pada komponen penampang yang konstan atau hampir konstan, dan biaya untuk cetakan yang dipanaskan bisa tinggi. Namun, pultrusion juga memiliki banyak manfaat. Saat menggunakan pultrusion, Anda akan mendapatkan produk:
- Dengan kekuatan tinggi.
- Dengan bobot yang rendah.
- Dengan ketahanan korosi dan pembusukan yang sangat baik.
- Dengan ketidakpekaan terhadap listrik
- Dengan keseragaman yang lebih baik dari produk dengan jenis yang sama.
- Dengan jumlah cacat produksi yang sangat rendah pada produk.
Kecepatan ekstrusi
Kecepatan ekstrusi mengacu pada meter per jam setelah bahan cair dipaksa melalui cetakan. Hal ini penting untuk diukur karena Anda ingin mengetahui berapa banyak yang Anda hasilkan.
Tantangannya adalah mengukur berapa banyak bahan yang Anda gunakan untuk menghasilkan produk. Ketika Anda dapat melihat berapa banyak material yang Anda gunakan untuk sejumlah produk akhir, Anda dapat mengotomatiskan sistem pesanan Anda dan menghemat biaya yang signifikan untuk penggunaan material.
Selain itu, mengetahui kecepatan lini tidak memberi tahu Anda apa pun tentang ketebalan produk Anda, yang sangat penting untuk produk berlubang.
Profil Ekstrusi Plastik (cetakan)
Dalam membuat bentuk ekstrusi yang tepat, berurusan dengan produsen profesional sangatlah penting. Cetakan adalah sesuatu yang tidak boleh Anda hemat. Mengapa? Sedikit perbedaan akan menghasilkan produksi yang salah, dan cetakan berkualitas rendah akan memburuk dengan cepat.
Cara yang populer untuk mengatasi masalah ini dalam industri adalah dengan menggunakan kontrol lini.
Pada dasarnya, kontrol garis adalah roda yang mengukur kecepatan garis ekstrusi Anda. Untuk menguraikannya, roda ini berputar sehingga roda dapat mengukur perkiraan ketebalan produk Anda dalam jarak beberapa meter dari produk yang meninggalkan cetakan.
Cara kerjanya seperti ini: Dengan mengukur penggunaan material secara gravimetri, solusi takaran dapat berkomunikasi dengan roda yang berputar (kontrol garis) di belakang cetakan Anda. Roda ini terhubung ke teknologi yang memungkinkan Anda berkomunikasi dengan pengumpan untuk mengirimkan lebih banyak/kurang material untuk mendapatkan ketebalan produk yang benar.
Kami senang telah membantu puluhan perusahaan menghilangkan berton-ton limbah dan berharap dapat bekerja pada solusi yang lebih inovatif untuk meningkatkan efisiensi dalam industri ekstrusi.
Pembentukan dan Pendinginan
Setelah plastik cukup panas untuk keluar dari cetakan, panas harus dihilangkan tanpa mendistorsi dimensi produk. Ada tiga cairan pendingin utama – air, udara, dan permukaan logam yang didinginkan, seperti roll. Cairan pemindah panas digunakan di mana suhu di atas 100°C diperlukan, seperti di dalam beberapa gulungan untuk garis lembaran.
Pendinginan Air
Ketebalan dan profil penampang bergantung pada laju pendinginan ketika mengekstrusi plastik. Filamen sering kali didinginkan dengan mengalirkannya melalui rendaman air yang bersirkulasi.
Untuk polimer tertentu dan penggunaan tertentu, polimer mungkin diperlukan untuk tetap kering. Misalnya, polimer hidrofilik yang mudah menyerap air (higroskopis) dan kemudian digunakan dalam ekstrusi (seperti pada printer 3D) dapat menyerap terlalu banyak air jika didinginkan dalam penangas air (tangki air). Dalam hal ini, hanya pendingin udara yang sebaiknya digunakan.
Pendinginan Udara
Pendinginan udara dalam ekstrusi dengan cepat mendinginkan dan memadatkan produk yang diekstrusi setelah keluar dari cetakan. Proses ini melibatkan penggunaan udara sekitar atau sirkulasi udara paksa untuk menurunkan suhu material, yang memungkinkannya mempertahankan bentuk dan integritas strukturalnya.
Berikut adalah beberapa persyaratan agar pendinginan udara bekerja paling efisien:
- Komponen harus terpapar pada hembusan angin selama periode yang memadai.
- Aliran udara harus cukup untuk mengeringkan semua bagian secara merata.
- Aliran pendingin udara konveyor pada blower harus dapat disesuaikan.
- Penghembusan harus menghasilkan permukaan yang bersih, kering, dan lebih baik.
Meskipun ada berbagai data yang dipublikasikan untuk koefisien perpindahan panas secara keseluruhan antara polimer dan media pendingin, biasanya tidak spesifik untuk operasi Anda dan harus ditentukan secara eksperimental.
Pendinginan Logam
Dalam ekstrusi, pendinginan pelat logam mengacu pada metode di mana pelat logam mendinginkan dan memadatkan produk yang diekstrusi. Pelat-pelat ini bersentuhan langsung dengan ekstrusi, memfasilitasi perpindahan panas yang efisien dan memungkinkan produk mengeras dengan cepat. Pelat logam membantu mempertahankan bentuk, dimensi, dan sifat mekanis material yang diekstrusi, memastikan produk akhir yang berkualitas tinggi.
Permukaan gulungan logam biasa digunakan untuk mendinginkan sebagian besar lembaran datar, lapisan ekstrusi, dan beberapa film. Lembaran yang paling umum adalah tumpukan multi-roll; sebagian besar diatur secara vertikal, dan beberapa berada pada sudut, bahkan secara horizontal, dan memungkinkan lelehan jatuh ke dalam gigitan. Film dan pelapis tipis mungkin hanya memiliki satu gulungan pendingin besar, yang bersentuhan dengan plastik saat meninggalkan cetakan (jarak dapat disesuaikan).
Pasca Produksi
Pemotongan dan Penyelesaian
Setelah mengekstrusi produk, produsen memangkas dan memotong produk menjadi bentuk atau panjang yang diinginkan. Sebagian besar, hal ini terjadi secara otomatis setelah material didorong melalui cetakan.
Proses finishing tambahan, seperti pendinginan, ukuran, emboss, atau perawatan permukaan, dapat diterapkan tergantung pada persyaratan produk tertentu.
Lepas landas dan Berliku
Sebagian besar produsen menggunakan sistem lepas landas untuk menarik produk plastik yang diekstrusi dengan hati-hati dari cetakan dan mempertahankan bentuk dan dimensinya.
Penggulungan adalah tentang mengubah produk yang diekstrusi menjadi gulungan, gulungan, atau bentuk kemasan lain untuk penyimpanan, transportasi, atau pemrosesan lebih lanjut.
Kontrol dan Inspeksi Kualitas
Kontrol kualitas bertujuan untuk melakukan pemeriksaan rutin selama proses ekstrusi untuk memastikan keakuratan dimensi, kualitas permukaan, dan kepatuhan terhadap spesifikasi.
Dengan memantau parameter penting seperti suhu, tekanan, dan kecepatan ekstrusi, produsen dapat mempertahankan kontrol proses dan mengoptimalkan kualitas produk.
Proses Pasca Ekstrusi
Proses pasca-ekstrusi tambahan mungkin diperlukan tergantung pada aplikasi spesifik, seperti pencetakan, pemotongan, perakitan, penyelesaian permukaan, atau penyesuaian lebih lanjut.
Pengemasan dan Distribusi
Setelah proses pasca-ekstrusi, produk dikemas dengan benar untuk melindunginya selama penyimpanan, pengiriman, dan distribusi.
Pemeliharaan dan Pembersihan
Melakukan perawatan rutin dan pembersihan peralatan ekstrusi sangat penting untuk memastikan umur panjang dan kinerja optimal ekstruder.
Pengelolaan Limbah
Manajemen limbah memiliki tujuan untuk mempromosikan dan fokus pada praktik-praktik ramah lingkungan, mengelola dan membuang limbah atau sisa-sisa yang dihasilkan selama proses ekstrusi dengan benar.
Daftar Referensi
https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/coextrusion
https://www.ift.org/news-and-publications/food-technology-magazine/issues/2017/july/columns/processing-extrusion-and-applications-in-food-industry#:~:text=An%20Overview%20of%20Extrusion%20Technology&text=It%20is%20a%20widely%20used,cheese%2C%20bread%2C%20and%20more.
https://www.aluminiumtc.com.au/aluminium-extrusions/#:~:text=Aluminium%20Extrusions%20is%20a%20term,section%20of%20the%20die%20pattern.
https://en.wikipedia.org/wiki/Plastic_extrusion
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/melt-extrusion
https://www.intechopen.com/chapters/55427
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128153604000043
