Proses Ekstrusi Karet: Cara Kerja Jalur Produksi

Kedua proses mendorong material melalui cetakan untuk membuat profil kontinu, namun ekstrusi karet memerlukan langkah vulkanisasi (pengeringan) berikutnya yang tidak dilakukan oleh ekstrusi plastik. Karet tetap termoset setelah vulkanisasi — tidak dapat dicairkan dan dibentuk kembali — sedangkan profil termoplastik dapat diproses ulang. Pengekstrusi karet juga beroperasi pada kecepatan sekrup yang lebih rendah dan tekanan yang lebih tinggi, dan viskositas senyawa Mooney pada suhu pemrosesan biasanya jauh lebih tinggi daripada lelehan plastik.

Waktu penyiapan sangat bergantung pada kompleksitas penggantian cetakan, kemiripan senyawa baru dengan senyawa sebelumnya, dan apakah lini tersebut menggunakan sistem manajemen resep. Perubahan profil sederhana pada jalur yang terorganisir dengan baik dengan ketentuan pra-pemanasan dapat memakan waktu hanya 20–30 menit. Ekstrusi bersama yang kompleks dengan sistem kompon yang sangat berbeda, yang memerlukan pembilasan dan pembersihan kompon, dapat memakan waktu 3–4 jam. Berinvestasi pada klem cetakan yang dapat diganti dengan cepat dan resep peningkatan suhu yang terstandarisasi akan menghemat waktu pergantian secara signifikan.

Die swell (juga disebut post-extrusion swell atau Barus effect) adalah pemulihan elastis kompon karet saat keluar dari penyempitan cetakan. Karet bersifat viskoelastik - ia menyimpan regangan elastis selama aliran melalui tanah cetakan, dan regangan tersebut pulih kembali setelah kendala dihilangkan, menyebabkan ekstrudat membengkak melebihi dimensi cetakan. Pembengkakan cetakan dapat berkisar dari beberapa persen hingga lebih dari 30% tergantung pada elastisitas senyawa, panjang lahan cetakan, dan suhu pemrosesan. Hal ini dikompensasi dengan mendesain bukaan cetakan lebih kecil dari dimensi profil yang diinginkan — faktor kompensasi yang tepat ditentukan secara empiris untuk setiap kombinasi senyawa-die dan disesuaikan dengan memodifikasi geometri lahan die.

Ya, tapi dengan modifikasi. Karet silikon konsistensi tinggi (HCR) memiliki perilaku reologi yang sangat berbeda dari karet organik berisi karbon hitam — viskositasnya jauh lebih rendah pada suhu pemrosesan dan lebih sensitif terhadap jebakan udara. Jalur silikon biasanya menggunakan ekstruder umpan dingin dengan rasio L/D lebih tinggi (hingga 20:1) dan ventilasi vakum untuk mencegah porositas. Terowongan pengawetan untuk silikon biasanya menggunakan udara panas pada suhu 200–220°C, bukan uap, karena silikon tidak cocok untuk pengawetan dengan uap. Pasca pengawetan (oven sekunder) pada suhu 200°C selama beberapa jam juga diperlukan untuk menyelesaikan pengikatan silang dan menghilangkan produk samping yang mudah menguap.

Outputnya sangat bergantung pada ukuran profil, senyawa, dan metode penyembuhan. Jalur EPDM umpan dingin 90 mm yang menghasilkan strip cuaca otomotif dengan kompleksitas sedang dapat beroperasi pada kecepatan 8–15 m/menit dengan keluaran 150–350 kg/jam. Saluran pipa silikon medis kecil (ekstruder 30 mm) dapat bekerja dengan kecepatan 2–6 m/menit namun menghasilkan produk yang sangat ringan. Garis tapak ban yang besar dapat mencapai tingkat keluaran di atas 2.000 kg/jam pada ekstruder pin-barel 200 mm. Kecepatan jalur pada akhirnya dibatasi oleh panjang zona pengerasan dan waktu tunggu minimum yang diperlukan untuk memvulkanisasi senyawa sepenuhnya.

Scorch adalah vulkanisasi dini suatu senyawa ketika senyawa tersebut masih berada di dalam tong ekstruder atau cetakan — sebelum senyawa tersebut dibentuk dan diawetkan dengan sengaja. Tampaknya permukaan kasar, gumpalan, atau partikel keras di ekstrudat. Hangus dipicu oleh suhu senyawa yang berlebihan (biasanya di atas 120–130°C untuk sistem pengawetan sulfur), waktu tinggal yang berlebihan (misalnya, ketika saluran dihentikan dengan senyawa panas di dalam tong), atau keamanan gosong yang tidak memadai dalam formulasi senyawa. Pencegahan meliputi: menjaga suhu barel dan cetakan sesuai spesifikasi, menggunakan senyawa yang diformulasikan dengan waktu hangus Mooney (t5) yang memadai untuk kondisi proses, dan membersihkan barel dengan cepat selama penghentian yang lama.

Kendaraan listrik menciptakan permintaan baru terhadap lini produksi ekstrusi karet di luar jalur cuaca tradisional. Modul baterai memerlukan segel perimeter dengan ketahanan set kompresi yang sangat tinggi (untuk mempertahankan kekuatan penyegelan selama beberapa dekade), gasket saluran manajemen termal, dan isolasi kabel tegangan tinggi yang diekstrusi dari senyawa silikon tahan api atau EPDM khusus. Beberapa penutup baterai EV menggunakan segel EPDM yang diekstrusi bersama dengan lapisan konduksi terintegrasi untuk grounding, sebuah fungsi yang tidak diperlukan pada kendaraan bermesin pembakaran internal. Pasar kendaraan listrik mendorong permintaan akan toleransi dimensi yang lebih ketat dan spesifikasi kinerja kompon yang ditingkatkan dalam ekstrusi karet.

Pada jalur ekstrusi mikro presisi, tali karet dan pipa dengan diameter luar sekecil 0,3–0,5 mm dapat diproduksi, biasanya dalam silikon, untuk aplikasi medis atau sensor. Jalur produksi standar menangani profil hingga penampang 2 mm tanpa kesulitan berarti. Profil yang sangat kecil dibatasi oleh kemampuan mesin die, stabilitas dimensi saat ditarik, dan kesulitan mempertahankan umpan yang konsisten pada tingkat keluaran yang sangat rendah.

Program pemeliharaan terstruktur biasanya mencakup: pemeriksaan harian terhadap bagian sekrup dan lubang laras untuk mengetahui adanya keausan (didokumentasikan dengan alat pengukur rasa atau borescope); pelumasan mingguan pada rantai penggerak pengangkutan dan roller lepas landas; kalibrasi bulanan sensor suhu dan transduser tekanan; pemeriksaan jarak bebas sekrup-ke-laras setiap triwulan (toleransi keausan normal hingga 0,003 × D sebelum penggantian disarankan); dan perombakan tahunan pemeriksaan oli kotak roda gigi ekstruder dan bantalan motor. Frekuensi pembersihan die bergantung pada kompon — kompon berisi karbon hitam mungkin memerlukan pembersihan die setiap 4–8 jam pengoperasian, sedangkan kompon pembersih dapat dijalankan 24 jam di antara pembersihan.

Pompa roda gigi leleh (juga disebut pompa roda gigi karet atau pompa booster) dipasang di antara kepala ekstruder dan cetakan. Ini memberikan aliran volumetrik senyawa yang konstan dan bebas pulsasi ke cetakan, tidak bergantung pada fluktuasi kecepatan sekrup atau variasi tekanan balik. Hal ini memisahkan fungsi plastisisasi ekstruder dari fungsi pengukuran aliran cetakan, yang biasanya mengurangi variasi dimensi sebesar 50–70% dan memungkinkan ekstruder beroperasi pada tekanan yang lebih rendah dan lebih stabil — sehingga memperpanjang masa pakai sekrup dan laras serta mengurangi risiko hangus. Pompa roda gigi paling hemat biaya untuk profil presisi tinggi atau bernilai tinggi di mana variasi dimensi secara langsung menyebabkan penolakan.