Enbart förståelsen av de fysiska beskrivningarna som presenteras i detta kapitel kan visa sig vara tillräckligt fördelaktiga för många läsare och hjälpa dem att förbättra sina processer och produkter.En polymerextruder används för att smälta en fast polymer och leverera den smälta polymeren för olika formnings- eller formningsprocesser.Skruven är den enda fungerande komponenten i extrudern.Alla andra komponenter (motor, växellåda, tratt, cylinder och matris, etc.) ger bara det nödvändiga stödet för att skruven ska fungera korrekt.De övergripande funktionerna hos en extruder visas nedan.
Matningsfunktionen att överföra matarpolymeren från magasinet till skruvkanalen sker utanför skruven, och den beror i huvudsak inte på skruvdesignen.Skruven utför tre grundläggande funktioner: (1) fast transportfunktion, (2) smältfunktion och (3) doseringsfunktion eller pumpfunktion.De tre skruvfunktionerna förekommer samtidigt över större delen av skruvlängden och de är starkt beroende av varandra.Det geometriska namnet på en skruvsektion såsom matningssektion, som visas i kapitel 1;Fig. 1.3 indikerar inte nödvändigtvis skruvsektionens enda funktion.Till exempel utför matningssektionen inte bara en fast transportfunktion, utan även smält- och doseringsfunktioner.Skruven utför även andra sekundära funktioner såsom distributiv blandning, dispersiv blandning och skjuvraffinering eller homogenisering.Distributiv blandning hänvisar till rumslig omarrangering av olika komponenter, och dispersiv blandning hänvisar till minskning av komponentstorlekar som beskrivs i kapitel 2;Avsnitt 2.6.4.Skjuvraffinering avser homogenisering av polymermolekyler genom skjuvning.En enkelskruvsextruder är en kontinuerlig volymetrisk pump utan återblandningsförmåga och utan positiv transportförmåga.Det som går in i en skruv först, kommer ut ur skruven först.En polymer, som fast eller smälta, rör sig nedför skruvkanalen av krafterna som utövas på polymeren av den roterande skruven och den stationära cylindern.Det finns ingen mekanism för att positivt föra polymeren längs skruvkanalen mot formen.Den roterande skruven tar tag i polymeren och försöker rotera polymeren med den.Antag att cylindern tas bort från extrudern, eller är perfekt smord, så att den inte ger något motstånd mot polymerrörelsen.Sedan roterar polymeren helt enkelt med skruven i samma hastighet och ingenting kommer ut ur skruven.Den stationära cylindern ger en brottkraft till den roterande polymeren och gör att polymeren glider något på skruvytan.Polymeren roterar fortfarande medan skruven gnider mot cylinderns yta, men med en något lägre hastighet än skruven, på grund av glidningen.Glidningen av polymeren på skruvytan längs skruvkanalen resulterar i en utmatningshastighet.En smord skruvyta ökar uteffekten, men en smord cylinderyta minskar utmatningshastigheten skadligt.Det är klart förståeligt varför kommersiella skruvar är mycket polerade, och varför räfflade tunnor i matningsdelen är att föredra.Även om många affärsmetoder utvecklades empiriskt snarare än baserade på teoretiska analyser, stämmer de verkligen överens med de underliggande teoretiska koncepten.Mekanismerna inuti en enkelskruvsextruder studeras genom att undersöka polymertvärsnitten längs skruvkanalen från "skruvfrysningsexperiment".I ett skruvfrysningsexperiment pionjärt av Maddock [1] körs skruven för att uppnå en stabil drift.Därefter stoppas skruven och vattenkylning appliceras på cylindern (och även på skruven om möjligt) för att frysa polymeren inuti skruvkanalen.Pipan värms upp igen för att smälta polymeren och skruven trycks ut ur cylindern när polymeren börjar smälta på cylinderns yta.Sedan tas den stelnade polymerremsan bort från skruvkanalen och skärs av på många ställen för att undersöka tvärsnitten längs skruvkanalen.Vissa färgade pellets blandas i fodret för att visualisera smältmekanismen och flödesmönstret.De färgade pelletsen behåller sin form om de förblev lika fasta inuti den fasta bädden innan skruven stannade, men de slits av och blir ränder inne i smältbassängen om de smältes innan skruven stannade.
Posttid: 2019-jun-16