Samo zrozumienie opisów fizycznych przedstawionych w tym rozdziale może okazać się wystarczające dla wielu czytelników i pomóc im ulepszyć swoje procesy i produkty.Wytłaczarka polimerowa służy do topienia stałego polimeru i dostarczania stopionego polimeru do różnych procesów formowania lub kształtowania.Ślimak jest jedynym działającym elementem wytłaczarki.Wszystkie pozostałe komponenty (silnik, skrzynia biegów, zbiornik, beczka i matryca itp.) zapewniają jedynie niezbędne podparcie dla prawidłowego funkcjonowania ślimaka.Poniżej przedstawiono ogólne funkcje wytłaczarki.
Funkcja zasilania polegająca na przenoszeniu podawanego polimeru ze zbiornika do kanału ślimaka odbywa się na zewnątrz ślimaka i zasadniczo nie zależy od konstrukcji ślimaka.Ślimak spełnia trzy podstawowe funkcje: (1) funkcję transportu substancji stałych, (2) funkcję topienia oraz (3) funkcję dozowania lub funkcję pompowania.Trzy funkcje śruby występują jednocześnie na większości długości śruby i są od siebie silnie zależne.Nazwa geometryczna sekcji ślimakowej, np. sekcji zasilającej, pokazana w Rozdziale 1;Rys. 1.3 niekoniecznie wskazuje jedyną funkcję przekroju ślimaka.Na przykład sekcja podawania nie tylko wykonuje funkcję transportu substancji stałych, ale także topi i dozuje.Ślimak pełni także inne funkcje drugorzędne, takie jak mieszanie dystrybucyjne, mieszanie dyspersyjne oraz rafinacja lub homogenizacja przy ścinaniu.Mieszanie dystrybucyjne odnosi się do przestrzennego przegrupowania różnych komponentów, a mieszanie dyspersyjne odnosi się do zmniejszania rozmiarów komponentów, jak opisano w Rozdziale 2;Sekcja 2.6.4.Rafinacja ścinaniem odnosi się do homogenizacji cząsteczek polimeru poprzez ścinanie.Wytłaczarka jednoślimakowa jest pompą objętościową o działaniu ciągłym, bez możliwości mieszania wstecznego i bez możliwości tłoczenia.To, co jako pierwsze wchodzi do śruby, najpierw ze niej wychodzi.Polimer w postaci stałej lub stopionej przemieszcza się w dół kanału ślimaka pod wpływem sił wywieranych na polimer przez obracającą się śrubę i nieruchomy cylinder.Nie ma mechanizmu, który zapewniałby pozytywne przenoszenie polimeru wzdłuż kanału ślimaka w stronę matrycy.Obracająca się śruba chwyta polimer i próbuje go obrócić wraz z nim.Załóżmy, że bęben zostanie wyjęty z wytłaczarki lub doskonale nasmarowany, tak że nie stawia oporu ruchowi polimeru.Następnie polimer po prostu obraca się wraz ze śrubą z tą samą prędkością i nic nie wypływa ze śruby.Nieruchomy cylinder nadaje siłę zrywającą obracającemu się polimerowi i powoduje lekki poślizg polimeru na powierzchni ślimaka.Polimer nadal obraca się, gdy ślimak ociera się o powierzchnię lufy, ale z nieco mniejszą prędkością niż ślimak ze względu na poślizg.Poślizg polimeru na powierzchni ślimaka wzdłuż kanału ślimaka skutkuje wydajnością.Nasmarowana powierzchnia ślimaka zwiększa wydajność, ale nasmarowana powierzchnia cylindra niekorzystnie zmniejsza wydajność.Jest całkowicie zrozumiałe, dlaczego dostępne w handlu śruby są wysoce wypolerowane i dlaczego preferowane są beczki rowkowane w sekcji podawania.Chociaż wiele praktyk handlowych zostało opracowanych w sposób empiryczny, a nie w oparciu o analizy teoretyczne, z pewnością są one zgodne z leżącymi u ich podstaw koncepcjami teoretycznymi.Mechanizmy wewnątrz wytłaczarki jednoślimakowej bada się poprzez badanie przekrojów poprzecznych polimeru wzdłuż kanału ślimaka, pochodzących z „eksperymentów z zamrażaniem ślimakowym”.W eksperymencie z zamrażaniem ślimaka, którego pionierem był Maddock [1], ślimak jest uruchamiany w celu osiągnięcia stanu ustalonego.Następnie zatrzymuje się ślimak i chłodzi się lufę (a jeśli to możliwe także ślimak), aby zamrozić polimer wewnątrz kanału ślimaka.Beczka jest ponownie podgrzewana w celu stopienia polimeru, a ślimak jest wypychany z cylindra, gdy polimer zaczyna się topić na powierzchni cylindra.Następnie zestalony pasek polimeru jest usuwany z kanału ślimaka i cięty w wielu miejscach w celu zbadania przekrojów wzdłuż kanału ślimaka.Niektóre kolorowe peletki są mieszane z surowcem, aby uwidocznić mechanizm topienia i wzór przepływu.Kolorowe peletki zachowują swój kształt, jeśli pozostają stałe w stałym złożu przed zatrzymaniem się ślimaka, ale ścinają się i stają się smugami w jeziorku stopionego materiału, jeśli zostały stopione przed zatrzymaniem się ślimaka.
Czas publikacji: 16 czerwca 2019 r