Разбирането на физическите описания, представени само в тази глава, може да се окаже достатъчно полезно за много читатели и да им помогне да подобрят своите процеси и продукти.Полимерен екструдер се използва за стопяване на твърд полимер и доставяне на стопения полимер за различни процеси на формоване или оформяне.Шнекът е единственият работещ компонент на екструдера.Всички останали компоненти (мотор, скоростна кутия, бункер, варел и матрица и т.н.) просто осигуряват необходимата опора за правилното функциониране на винта.Общите функции на екструдера са описани по-долу.
Захранващата функция на прехвърляне на захранващия полимер от бункера в шнековия канал се осъществява извън шнека и по същество не зависи от конструкцията на шнека.Шнекът изпълнява три основни функции: (1) функция за транспортиране на твърдо вещество, (2) функция за топене и (3) функция за измерване или функция за изпомпване.Трите функции на винта се изпълняват едновременно по по-голямата част от дължината на винта и са силно взаимозависими.Геометричното наименование на шнекова секция, като например захранваща секция, показано в глава 1;Фиг. 1.3 не е задължително да показва единствената функция на винтовата секция.Например захранващата секция изпълнява не само функция за транспортиране на твърдо вещество, но и функции за топене и дозиране.Шнекът изпълнява и други второстепенни функции като разпределително смесване, дисперсионно смесване и рафиниране или хомогенизиране при срязване.Разпределителното смесване се отнася до пространствено пренареждане на различни компоненти, а дисперсионното смесване се отнася до намаляване на размерите на компонентите, както е описано в глава 2;Раздел 2.6.4.Рафинирането чрез срязване се отнася до хомогенизиране на полимерни молекули чрез срязване.Едношнековият екструдер е непрекъсната обемна помпа без възможност за обратно смесване и без способност за положително транспортиране.Това, което влиза първо във винта, първо излиза от винта.Полимерът, като твърд или стопен, се движи надолу по шнековия канал от силите, упражнявани върху полимера от въртящия се шнек и неподвижния цилиндър.Няма механизъм за положително пренасяне на полимера по шнековия канал към матрицата.Въртящият се винт хваща полимера и се опитва да го завърти с него.Да предположим, че цевта е извадена от екструдера или идеално смазана, така че да не оказва съпротивление на движението на полимера.След това полимерът просто се върти с винта със същата скорост и нищо не излиза от винта.Неподвижният цилиндър дава сила на счупване на въртящия се полимер и кара полимера да се плъзга леко върху повърхността на винта.Полимерът все още се върти с винта, който се трие по повърхността на цевта, но с малко по-ниска скорост от винта, поради приплъзването.Плъзгането на полимера върху повърхността на винта по дължината на канала на винта води до изходна скорост.Смазана повърхност на шнека увеличава скоростта на изхода, но смазана повърхност на цилиндъра пагубно намалява скоростта на изхода.Ясно е разбираемо защо търговските винтове са силно полирани и защо се предпочитат цевите с жлебове в секцията за подаване.Въпреки че много търговски практики са разработени емпирично, а не въз основа на теоретични анализи, те със сигурност са в съгласие с основните теоретични концепции.Механизмите вътре в едношнеков екструдер се изследват чрез изследване на полимерните напречни сечения по дължината на шнековия канал, взети от „експерименти със замразяване на винтове“.В експеримент за замразяване на шнек, въведен от Maddock [1], шнекът се пуска, за да се постигне стабилна работа.След това винтът се спира и се прилага водно охлаждане върху цевта (а също и върху винта, ако е възможно), за да замръзне полимерът вътре в канала на винта.Цевта се нагрява отново, за да се стопи полимерът, и винтът се изтласква от цевта, когато полимерът започне да се топи върху повърхността на цевта.След това втвърдената полимерна лента се отстранява от шнековия канал и се нарязва на много места, за да се изследват напречните сечения по шнековия канал.Някои цветни пелети се смесват във фуража, за да се визуализира механизмът на топене и моделът на потока.Цветните пелети запазват формата си, ако са останали твърди вътре в твърдото легло преди шнекът да спре, но те се срязват и се превръщат в ивици вътре в басейна за стопилка, ако са били разтопени преди шнекът да спре.
Време на публикуване: 16 юни 2019 г