Bei der Verarbeitung von PVC, sowohl im Spritzgießen als auch in der Extrusion, müssen Schnecken und Plastifizierzylinder spezifische Eigenschaften aufweisen, um Materialabbau zu vermeiden und eine effiziente Verarbeitung zu gewährleisten. Im Vergleich zu anderen Polymeren erfordert PVC besondere Maßnahmen aufgrund seiner thermischen Empfindlichkeit und der Tendenz, während der Verarbeitung Chlorwasserstoff (HCl) freizusetzen.
Besondere Anforderungen an Schnecken und Zylinder für PVC im Vergleich zu anderen Polymeren:
- Korrosionsbeständigkeit:
PVC kann bei der Verarbeitung Chlorwasserstoff freisetzen, der korrosiv auf Metalle wirkt. Daher müssen Schnecken und Zylinder aus korrosionsbeständigen Materialien gefertigt sein, z. B. aus speziellen rostfreien Stählen oder Nickellegierungen. Auch PVD-Beschichtungen werden eingesetzt, um die Oberflächenhärte deutlich zu erhöhen. - Abriebfestigkeit:
PVC kann Füllstoffe oder Verstärkungen enthalten, die abrasiv auf die Oberflächen von Schnecken und Zylindern wirken. Daher ist der Einsatz von verschleißfesten Materialien wie gehärtetem Stahl oder keramischen Beschichtungen erforderlich. - Spezifische Geometrie:
Die Geometrie von Schnecken und Zylindern muss für die PVC-Verarbeitung optimiert sein. Dies betrifft das Gewindeprofil, das L/D-Verhältnis (Länge/Durchmesser) sowie das Vorhandensein von Misch- und Kompressionszonen.- Moderates Kompressionsverhältnis:
PVC benötigt ein geringeres Kompressionsverhältnis als andere Polymere, um lokale Überhitzungen und thermischen Abbau zu vermeiden.
Typischerweise liegt das Kompressionsverhältnis für hartes PVC zwischen 1,5:1 und 2,5:1, für weichgemachtes PVC kann es etwas höher sein. - Spezialisiertes Schneckenprofil:
PVC-Schnecken sind meist als Barriere- oder Mischzonen-Schnecken ausgeführt, um Überhitzung zu vermeiden und eine gleichmäßige Schmelze zu gewährleisten.
Übermäßige Scherbeanspruchung des Materials sollte vermieden werden, da sie thermischen Abbau begünstigt. - Entgasung und Gasmanagement:
Die Schnecke kann Entgasungszonen enthalten, um während der Schmelzphase entstehende Gase oder Dämpfe zu entfernen.
- Moderates Kompressionsverhältnis:
- Temperaturkontrolle:
PVC ist ein wärmeempfindliches Material, das sich bei zu hohen Temperaturen zersetzen kann. Daher ist eine präzise und zuverlässige Temperaturregelung von Schnecke und Zylinder unerlässlich.
Neben diesen Besonderheiten müssen auch Schneckendrehzahl, Einspritz- oder Extrusionsdruck und andere prozessspezifische Parameter auf PVC abgestimmt werden.
Eigenschaften von Plastifizierzylindern für PVC
- Hoch korrosionsbeständige Materialien:
Wie bei den Schnecken sollten auch die Zylinder aus rostfreiem Stahl, bimetallisch oder mit korrosionsbeständigen Beschichtungen gefertigt sein, um dem Angriff durch Chlorwasserstoff standzuhalten. - Präzise Temperaturregelung:
PVC hat ein sehr enges Verarbeitungsfenster:
- Zu hohe Temperaturen führen zu Abbau.
- Zu niedrige Temperaturen verhindern eine gleichmäßige Schmelze.
Zylinder sollten gut verteilte Heizbereiche haben, um eine optimale Temperaturkontrolle zu gewährleisten.
- Gasabfuhr:
In Extrusionsprozessen kann der Zylinder mit Entgasungssystemen ausgestattet sein, um HCl-Dämpfe zu entfernen und Fehler im Endprodukt zu vermeiden.
Oberflächenbehandlungen:
Zur weiteren Verbesserung der Korrosions- und Abriebfestigkeit können Schnecken und Zylinder oberflächenbehandelt werden, z. B. durch Nitrierung oder Beschichtung mit harten Materialien wie Wolframkarbid.
Hauptunterschiede im Vergleich zu anderen Polymeren
| Merkmal | PVC | Andere Polymere (PP, PE, PS, ABS usw.) |
| Kompressionsverhältnis | Niedrig (1,5:1 – 2,5:1) | Höher (3:1 – 4:1 bei Standardpolymeren) |
| Schneckenmaterial | Rostfrei oder beschichtet (korrosionsfest) | Standardstahl oder nitriert |
| Temperaturregelung | Sehr präzise (zur Vermeidung von Abbau) | Weniger kritisch, größere Toleranz |
| Entgasung | Erforderlich (zur HCl-Entfernung) | Nicht immer erforderlich |
| Schneckengeometrie | Speziell zur Vermeidung von Überhitzung | Standard oder für hohen Durchsatz optimiert |
Fazit:
Schnecken und Zylinder für die PVC-Verarbeitung müssen so konzipiert sein, dass thermischer Abbau und Korrosion minimiert werden. Im Unterschied zu anderen Polymeren erfordert PVC Schnecken mit geringem Kompressionsverhältnis, korrosionsbeständige Materialien und eine sehr präzise Temperaturkontrolle. In Extrusionsanlagen ist die Entgasung entscheidend für einen stabilen Prozess und fehlerfreie Endprodukte.
