PRINSIP-PRINSIP EXTRUSION

Latar Belakang
Extrusi pada thermo plastik adalah proses pada material sampai mencapai meleleh akibat panas dari luar / panas gesekan dan yang kemudian dialirkan ke die oleh screw yang kemudian dibuat produk sesuai bentuk yang diinginkan. Proses ekstrusi adalah proses kontinyu yang menghasilkan beberapa produk sperti, Film plastik, tali rafia, pipa, peletan, lembaran plastik, fiber, filamen, selubung kabel dan beberapa produk dapat juga dibentuk.

Extruder
Ada yang dimaksut extruder adalah mesin yang terdiri dari Hopper, Barrel/screw dan Die. Berikut gambaran extruder yang sering ada saat ini.

Gambar Komponen Extruder

Hopper
Semua extruder pasti mempunyai masukan untuk bahan biji/pellet plastik yang melalui lubang yang nantinya mengalir dalam dinding dinding extruder tsb, hopper biasanya terbuat dari lembaran baja atau stainless steel yang berbentuk untuk menampung sejumlah bahan pelet plastik untuk stock beberapa jam pemrosesan. Hopper ada yang disediakan pemanas awal jika diperlukan proses pellet yang memerlukan pemanasan awal sebelum pellet memasuki extruder.

Screw
Screw adalah jantungnya extruder, screw mengalirkan polimer yang telah meleleh ke kepala die setelah mengalami proses pencampuran dan homogenisasi pada lelehan polimer tersebut

w = Flight Width (~ 0.1 D) W = Pitch (1.0D)
H = Flight Diameter (HF ~ 0.1D) δ = Flight Tip/Barrel Clearance (0.001C)
HF/Hm = Comprission Rasio (2-4) Φ = Helix Angle (17.70)

Gambar Parameter Screw

Ada beberapa pertimbangan dalam mendesign sebuah screw untuk jenis material tertentu, yang paling penting adalah Depth of Chanel (kedalaman kanal). Mesikipun screw itu mempunyai fungsi sama secara umum, alangkah baiknya merancang disesuaikan dengan tipe material yang dipakai untuk mendapatkan hasil yang terbaik. Jadi untuk contoh optimal proses screw bahn PVC, kemudian diikuti screw untuk bahan PP/PE

Screw PVC
Karena kita ketahui PVC adalah material yang tidak stabil dalam keadaan panas, maka untuk proses ini memerlukan screw dengan kedalaman chanel yang lebih, sedikit bahkan tidak ada zona metering sama sekali, bahan dilapisi dengan hard chrom, ujung screw berbentuk kerucut menhindari material tertahan. Diameter scrw bervariasi antara 30mm s/d 140mm. L/D rasio berfariasi antara 18 - 22 untuk singgle screw dan 16 - 18 untuk double/twin screw. Compresion rasio bervariasi antra 1.5 -2.2 : 1 baik untuk screw singgle maupun twin. Venting(lubang) pada extruder di pakai untuk menghilangkan uap/gas.

Screw PP/PE
Screw PP/PE hampir sama, tetapi screw ini di desain dengan chanel yang dangkal, compressi tiba-tiba dan zona matering yang lebih panjang. L/D rasio bervariasi 24:1 s/d 33:1, diameter screw 20mm s/d 250mm, compresi rasio 2.5 s/d 3.1

Type Screw Barrier (2 ulir)
Pada kasus-kasus tertentu atau permintaan design khusus, screw tidak dapat menyelesaikan proses leleh secara sempurna. Jadi dalam kasus tertentu extruser berisi material plastik yang belum leleh, ini dapat di cegah dengan membuat screw ulir kedua (barrier) pada kanal (lihat gambar). Barier ini dapat memotong dan memaksa hanya plastik yang leleh bisa lewat. Jadi design barrier ini memastikan lelehan plastis komplit /selesai pada extruder

ada bebrapa jenis yang berbeda screw barrier yang ada dipasaran saat ini. Adalah seperti contoh dibawah dimana mempunyai karakteristik sendiri sendiri.
1. Maillefer / Uniroyal
2. Hartig
3. Bar I dan Bar II

Kepala Mixing
Daerah metering pada screw standar tidak membunyai pencampuran yang baik. Aliran lapisan-lapisan halus plastik berjalan secara tetap pada dalam screw. Sehingga jiga ada lapisan yang tidak sama tidak akan bercampur dengan baik, kepala Mixer dibuat pada secrew agar dapat mencapur antar lapisan tersebut sehingga lebih merata dan homogen.
Pin Mixer (Dupon Mixer) adalah sample mixer yang menggunakan pin dengan gesekan rendah, alat ini mudah di pasang pada screw yang ada untuk meningkatkan performance dari screw

Dupon Mixer

Type lain dari Mixer adalah Maddock (Union Carbide) dam Egan, mixer jenis ini beroperasi pada lelehan material dengan gaya gesek tinggi sehingga dapat lebih sempurna percampurannya. Mixer maddock cara kerja operasi seperti screw type barrier, putarannya mengakibatkan material bergerak maju dan tertekan sehingga membantu material lebih homogen

.

Maddock Mixer

Egan Mixer

Breaker Plate /Screen Park(saringan)
Breker Plate dengan saringan dimasukkan kedalam adapter, yang mana menghubungkan antara ujung extruder dan pangkal die. Peralatan ini mempunyai beberapa fungsi sebgai berikut
Meredam puteran rotasinal lelehan dan dirubah menjadi searah
Memperbaiki homogenisasi dengan memecah dan menggabungkan lagi
Memperbaiki mixing dengan meningkatnya tekanan balik
Menghilangkan kotoran dan materil tidak leleh.
Saringan dibuat beberapa lapis dan tiap lapis mempunyai perbedaan mesh, saringan paling kasar sebagai penopang diletakkan menghadap breker plate kemudian ke yang paling halus terakhir 

Dies

Variasi type dies digunakan untuk proses bahan PVC atau PP/PE. Ini bisa berbentuk Flat atau model lingkaran. Tyope dies dapat dilihat sebagai berikut.

Dies PVC
PVC adalah bahan panas tidak stabil, maka die untuk PVC harus memiliki alur yang sempurna. Spiral mandrel pada die berguna untuk membagi lelehan merata dan membantu lebih homogen sehingga aliran menjadi lebih halus merata ke luar dies

Mandrel untuk bahan PVC

Dies PP/PE
Untuk memroses bahan PP/PE die menggunakan spiral seperti gambar. Plastik leleh mengalir dari lubang masuk ke putraan spiral pada die. Dari gambar tersebut ini jelas bahwa kedalam antara sepiral dan dinding betambah seiring bertambahnya material dalam die itu sendiri, sebagi hasilnya penyebaran diseluruh die lebih merata sehingga mudah untuk di adjust ketebalan dari tabung / balon.

Peralatan tambahan
Ketika produk keluar dalam bentuk lelehan (spt. Film, sheet, Pipa, Fiber dll) keluar dari dies ini didinginkan oleh air/udara/rol dingin dam kemudian dipotong menjadi barang jadi dengan berbagai teknik. Dalam berapa proses seperti BOPP, tali rafia, fiber dll, setelah pendinginan awal kemudian akan dipanaskan kembali melalui oven pemanas dan kemudian di lemaskan untuk memperoleh sifat mekanik dan sifat optik lebih baik. Bebrapa peralatan pendinginan dan pemanasan sbb

Variasi Dies untuk perbedaan die gap untuk aplikasi PE/PP/PVC