Alene forståelsen af de fysiske beskrivelser, der præsenteres i dette kapitel, kan vise sig at være tilstrækkelig gavnlig for mange læsere og hjælpe dem med at forbedre deres processer og produkter.En polymerekstruder bruges til at smelte en fast polymer og levere den smeltede polymer til forskellige formnings- eller formningsprocesser.Skruen er den eneste arbejdskomponent i ekstruderen.Alle andre komponenter (motor, gearkasse, tragt, cylinder og matrice osv.) yder blot den nødvendige støtte for at skruen kan fungere korrekt.De overordnede funktioner af en ekstruder er afbildet nedenfor.
Tilførselsfunktionen med at overføre tilførselspolymeren fra tragten til skruekanalen sker uden for skruen, og den afhænger i det væsentlige ikke af skruedesignet.Skruen udfører tre grundlæggende funktioner: (1) fast transportfunktion, (2) smeltefunktion og (3) doseringsfunktion eller pumpefunktion.De tre skruefunktioner forekommer samtidigt over det meste af skruelængden, og de er stærkt indbyrdes afhængige.Det geometriske navn på en skruesektion, såsom fødesektion, vist i kapitel 1;Fig. 1.3 angiver ikke nødvendigvis skruesektionens eneste funktion.For eksempel udfører fodringssektionen ikke kun solid transportfunktion, men også smelte- og doseringsfunktioner.Skruen udfører også andre sekundære funktioner såsom distributiv blanding, dispersiv blanding og forskydningsraffinering eller homogenisering.Distributiv blanding refererer til rumlig omarrangering af forskellige komponenter, og dispersiv blanding refererer til reduktion af komponentstørrelser som beskrevet i kapitel 2;Afsnit 2.6.4.Forskydningsraffinering refererer til homogenisering af polymermolekyler ved forskydning.En enkeltskruet ekstruder er en kontinuerlig volumetrisk pumpe uden tilbageblandingsevne og uden positiv transportkapacitet.Det, der først går ind i en skrue, kommer først ud af skruen.En polymer, som fast eller smeltet, bevæger sig ned i skruekanalen af de kræfter, der udøves på polymeren af den roterende skrue og den stationære cylinder.Der er ingen mekanisme til positivt at transportere polymeren langs skruekanalen mod matricen.Den roterende skrue griber polymeren og forsøger at rotere polymeren med den.Antag, at cylinderen er fjernet fra ekstruderen eller smurt perfekt, således at den ikke giver modstand mod polymerbevægelsen.Så roterer polymeren blot med skruen med samme hastighed, og der kommer ikke noget ud af skruen.Den stationære cylinder giver en brudkraft til den roterende polymer og får polymeren til at glide lidt på skrueoverfladen.Polymeren roterer stadig, mens skruen gnider mod cylinderens overflade, men med en lidt lavere hastighed end skruen på grund af glidningen.Polymerens glidning på skrueoverfladen langs skruekanalen resulterer i en udgangshastighed.En smurt skrueoverflade øger udgangshastigheden, men en smurt cylinderoverflade reducerer udgangshastigheden negativt.Det er klart forståeligt, hvorfor kommercielle skruer er højpolerede, og hvorfor rillede tønder i fodringssektionen foretrækkes.Selvom mange kommercielle praksisser er udviklet empirisk snarere end baseret på teoretiske analyser, stemmer de bestemt overens med de underliggende teoretiske begreber.Mekanismerne inde i en enkeltskrueekstruder studeres ved at undersøge polymertværsnittene langs skruekanalen taget fra "skruefrysningseksperimenter".I et skruefrysningseksperiment banebrydende af Maddock [1] køres skruen for at opnå en steady-state drift.Derefter stoppes skruen, og vandkøling påføres på cylinderen (og også på skruen, hvis det er muligt) for at fryse polymeren inde i skruekanalen.Tønden opvarmes igen for at smelte polymeren, og skruen skubbes ud af tønden, da polymeren begynder at smelte på tøndens overflade.Derefter fjernes den størknede polymerstrimmel fra skruekanalen og skæres på mange steder for at undersøge tværsnittene langs skruekanalen.Nogle farvede pellets blandes i foderet for at visualisere smeltemekanismen og strømningsmønsteret.De farvede pellets bevarer deres form, hvis de forblev lige så faste inde i det faste leje, før skruen stoppede, men de skar og bliver striber inde i smeltebassinet, hvis de blev smeltet, før skruen stoppede.
Indlægstid: 16-jun-2019