Extrusion von TPU (Thermoplastisches Polyurethan)

1. Materialvorbereitung

• TPUPellets Auswahl: Wählen SieTPU-Pelletsmit entsprechender Härte (Shore-Härte, typischerweise im Bereich von 50A – 90D), Schmelzflussindex (MFI) und Leistungsmerkmalen (z. B. hohe Abriebfestigkeit, Elastizität und chemische Beständigkeit) entsprechend den Anforderungen an das Endprodukt.
• Trocknen:TPUist hygroskopisch und muss daher vor der Extrusion vorgetrocknet werden, um Feuchtigkeit zu entfernen. Feuchtigkeit kann zu Blasenbildung, Oberflächendefekten und verminderten mechanischen Eigenschaften der extrudierten Produkte führen. Die Trocknung erfolgt üblicherweise bei einer Temperatur zwischen 80 und 100 °C für 3 bis 6 Stunden.

2. Extrusionsprozess

• Extruderkomponenten
  • Zylinder: Der Zylinder des Extruders wird in mehreren Zonen erhitzt, um die TPU-Pellets allmählich zu schmelzen. Das Temperaturprofil wird sorgfältig eingestellt, um ein ordnungsgemäßes Schmelzen zu gewährleisten, ohne das Material zu überhitzen, was zu Materialzersetzung führen könnte. Beispielsweise kann die Temperatur in der Einzugszone bei etwa 160–180 °C, in der Kompressionszone bei etwa 180–200 °C und in der Dosierzone bei etwa 200–220 °C liegen. Diese Werte können jedoch je nach TPU-Typ variieren.
  • Schnecke: Die Schnecke dreht sich im Zylinder und transportiert, komprimiert und schmilzt dasTPU-Pellets.Unterschiedliche Schneckenkonstruktionen (z. B. Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder) können die Misch- und Schmelzleistung sowie die Ausstoßleistung des Extrusionsprozesses beeinflussen. Doppelschneckenextruder bieten im Allgemeinen eine bessere Mischung und ein gleichmäßigeres Schmelzen, insbesondere bei komplexen Formulierungen.
• Schmelzen und Mischen: Während sich die TPU-Pellets durch den Zylinder bewegen, werden sie durch die Kombination aus Zylinderwärme und durch die Schneckenrotation erzeugter Scherkraft allmählich geschmolzen. Das geschmolzene TPU wird gründlich gemischt, um eine homogene Schmelze zu gewährleisten.
• Düsendesign und -formung: Das geschmolzene TPU wird anschließend durch eine Düse gepresst, die den Querschnitt des extrudierten Produkts bestimmt. Düsen können individuell angepasst werden, um verschiedene Formen zu erzeugen, z. B. rund für Rohre, rechteckig für Profile oder flach für Platten und Folien. Nach dem Passieren der Düse wird das extrudierte TPU abgekühlt und verfestigt, üblicherweise durch Durchlaufen eines Wasserbads oder durch Luftkühlung.

3. Nachbearbeitung

• Kalibrierung und Dimensionierung: Bei einigen extrudierten Produkten sind Kalibrierungs- und Dimensionierungsvorgänge erforderlich, um genaue Abmessungen zu gewährleisten. Dies kann den Einsatz von Kalibrierhülsen, Vakuumkalibrierbehältern oder anderen Geräten zur Kontrolle des Außendurchmessers, der Dicke oder anderer kritischer Abmessungen des Produkts umfassen.
• Schneiden oder Wickeln: Je nach Anwendung wird das extrudierte TPU-Produkt entweder in bestimmte Längen geschnitten (für Profile, Rohre usw.) oder auf Rollen gewickelt (für Platten und Folien).