Pochopení fyzikálních popisů uvedených v této kapitole se samo o sobě může ukázat jako dostatečně přínosné pro mnoho čtenářů a pomoci jim zlepšit jejich procesy a produkty.Extrudér polymeru se používá k tavení pevného polymeru a dodávání roztaveného polymeru pro různé tvářecí nebo tvarovací procesy.Šnek je jedinou pracovní součástí extrudéru.Všechny ostatní součásti (motor, převodovka, násypka, hlaveň a matrice atd.) pouze poskytují nezbytnou podporu pro správnou funkci šroubu.Celkové funkce extrudéru jsou znázorněny níže.
Funkce přivádění přiváděného polymeru z násypky do šnekového kanálu probíhá vně šneku a v podstatě nezávisí na konstrukci šneku.Šnek plní tři základní funkce: (1) funkci dopravy pevných látek, (2) funkci tavení a (3) funkci dávkování nebo funkci pumpování.Tyto tři funkce šroubu se vyskytují současně po většinu délky šroubu a jsou na sobě silně závislé.Geometrický název šnekové sekce, jako je podávací sekce, zobrazený v kapitole 1;Obr. 1.3 nemusí nutně indikovat jedinou funkci šroubové sekce.Například podávací sekce plní nejen funkci dopravy pevných látek, ale také funkce tavení a dávkování.Šnek také provádí další sekundární funkce, jako je distributivní míchání, disperzní míchání a smyková rafinace nebo homogenizace.Distributivní míchání se týká prostorového přeskupení různých složek a disperzní míchání se týká zmenšení velikosti složek, jak je popsáno v kapitole 2;Oddíl 2.6.4.Smyková rafinace se týká homogenizace molekul polymeru střihem.Jednošnekový extrudér je kontinuální objemové čerpadlo bez schopnosti zpětného míchání a bez schopnosti pozitivního transportu.Co jde dřív do šroubu, to dřív ze šroubu vypadne.Polymer, jako pevná látka nebo tavenina, se pohybuje dolů šnekovým kanálem silami, které na polymer působí rotující šnek a stacionární válec.Neexistuje žádný mechanismus pro pozitivní dopravu polymeru podél šnekového kanálu směrem k matrici.Rotující šroub uchopí polymer a snaží se s ním otočit polymer.Předpokládejme, že válec je vyjmut z extrudéru nebo dokonale namazán, takže neklade žádný odpor pohybu polymeru.Pak se prostě polymer otáčí se šroubem stejnou rychlostí a ze šroubu nic nevyteče.Stacionární válec poskytuje lámací sílu rotujícímu polymeru a způsobuje, že polymer mírně klouže po povrchu šroubu.Polymer se stále otáčí se šroubem třeným o povrch hlavně, ale mírně nižší rychlostí než šroub, kvůli prokluzu.Prokluzování polymeru na povrchu šroubu podél kanálu šroubu vede k výstupní rychlosti.Namazaný povrch šroubu zvyšuje výstupní rychlost, ale namazaný povrch válce škodlivě snižuje výstupní rychlost.Je jasně pochopitelné, proč jsou komerční šrouby vysoce leštěné a proč jsou preferovány drážkované válce v podávací části.Ačkoli mnoho obchodních praktik bylo vyvinuto spíše empiricky než na základě teoretických analýz, rozhodně souhlasí se základními teoretickými koncepty.Mechanismy uvnitř jednošnekového extrudéru jsou studovány zkoumáním průřezů polymeru podél šnekového kanálu převzatých z „experimentů se zmrazováním šneku“.V experimentu se zmrazováním šroubů, který propagoval Maddock [1], se šroub běží, aby se dosáhlo ustáleného provozu.Potom se šnek zastaví a na válec (a také na šnek, pokud je to možné) se aplikuje vodní chlazení, aby se polymer uvnitř šnekového kanálu zmrazil.Váleček se znovu zahřeje, aby se roztavil polymer, a šnek je vytlačen z válce, když se polymer začne tavit na povrchu válce.Poté se ztuhlý polymerový pásek odstraní ze šroubového kanálu a na mnoha místech se odřízne, aby se prozkoumaly průřezy podél šroubového kanálu.Některé barevné pelety jsou smíchány v krmivu, aby se vizualizoval mechanismus tání a vzor toku.Barevné pelety si zachovávají svůj tvar, pokud zůstaly jako pevné uvnitř pevného lože před zastavením šneku, ale otřely se a staly se pruhy uvnitř lázně taveniny, pokud byly roztaveny před zastavením šneku.
Čas odeslání: 16. června 2019