Forståelse av de fysiske beskrivelsene som presenteres i dette kapittelet alene kan vise seg å være tilstrekkelig gunstig for mange lesere, og hjelpe dem til å forbedre prosessene og produktene sine.En polymerekstruder brukes til å smelte en fast polymer og levere den smeltede polymeren til forskjellige formings- eller formingsprosesser.Skruen er den eneste arbeidskomponenten i ekstruderen.Alle andre komponenter (motor, girkasse, trakt, fat og dyse, etc.) gir bare den nødvendige støtten for at skruen skal fungere skikkelig.De generelle funksjonene til en ekstruder er avbildet nedenfor.
Matefunksjonen med å overføre tilførselspolymeren fra trakten inn i skruekanalen skjer utenfor skruen, og den avhenger i hovedsak ikke av skruekonstruksjonen.Skruen utfører tre grunnleggende funksjoner: (1) fast transportfunksjon, (2) smeltefunksjon og (3) doseringsfunksjon eller pumpefunksjon.De tre skruefunksjonene forekommer samtidig over det meste av skruelengden og de er sterkt avhengige av hverandre.Det geometriske navnet på en skrueseksjon, som f.eks. mateseksjon, vist i kapittel 1;Fig. 1.3, indikerer ikke nødvendigvis den eneste funksjonen til skrueseksjonen.For eksempel utfører fôringsseksjonen ikke bare solid transportfunksjon, men også smelte- og doseringsfunksjoner.Skruen utfører også andre sekundære funksjoner som distributiv blanding, dispersiv blanding og skjærraffinering eller homogenisering.Dispersiv blanding refererer til romlig omorganisering av forskjellige komponenter, og dispersiv blanding refererer til reduksjon av komponentstørrelser som beskrevet i kapittel 2;Avsnitt 2.6.4.Skjærraffinering refererer til homogenisering av polymermolekyler ved skjæring.En enkeltskrueekstruder er en kontinuerlig volumetrisk pumpe uten tilbakeblandingsevne og uten positiv transportevne.Det som først går inn i en skrue, kommer først ut av skruen.En polymer, som fast eller smeltet, beveger seg nedover skruekanalen av kreftene som utøves på polymeren av den roterende skruen og den stasjonære sylinderen.Det er ingen mekanisme for positivt å føre polymeren langs skruekanalen mot dysen.Den roterende skruen tar tak i polymeren og prøver å rotere polymeren med den.Anta at tønnen er fjernet fra ekstruderen, eller perfekt smurt, slik at den ikke gir motstand mot polymerbevegelsen.Da roterer polymeren ganske enkelt med skruen i samme hastighet og ingenting kommer ut av skruen.Den stasjonære tønnen gir en bruddkraft til den roterende polymeren og gjør at polymeren glir litt på skrueoverflaten.Polymeren roterer fortsatt mens skruen gnis mot tønneoverflaten, men med litt lavere hastighet enn skruen på grunn av glidningen.Glidningen av polymeren på skrueoverflaten langs skruekanalen resulterer i en utgangshastighet.En smurt skrueoverflate øker utgangshastigheten, men en smurt tønneoverflate reduserer utgangshastigheten negativt.Det er helt klart forståelig hvorfor kommersielle skruer er høypolert, og hvorfor rillede tønner i fôringsseksjonen foretrekkes.Selv om mange kommersielle praksiser ble utviklet empirisk i stedet for basert på teoretiske analyser, stemmer de absolutt med de underliggende teoretiske konseptene.Mekanismene inne i en enkeltskrueekstruder studeres ved å undersøke polymertverrsnittene langs skruekanalen hentet fra "skruefrysingseksperimenter".I et skrufryseeksperiment utviklet av Maddock [1], kjøres skruen for å oppnå en stabil drift.Deretter stoppes skruen og vannkjøling påføres på tønnen (og også på skruen hvis mulig) for å fryse polymeren inne i skruekanalen.Tønnen varmes opp igjen for å smelte polymeren, og skruen skyves ut av tønnen når polymeren begynner å smelte på tønnens overflate.Deretter fjernes den størknede polymerstrimmelen fra skruekanalen og kuttes på mange steder for å undersøke tverrsnittene langs skruekanalen.Noen fargede pellets blandes i fôret for å visualisere smeltemekanismen og strømningsmønsteret.De fargede pelletsene beholder formen hvis de forble like solide inne i den faste sengen før skruen stoppet, men de skåret og blir striper inne i smeltebassenget hvis de ble smeltet før skruen stoppet.
Innleggstid: 16. juni 2019