توابع کلی یک اکسترودر تک پیچ پلیمری

درک توضیحات فیزیکی ارائه شده در این فصل به تنهایی ممکن است برای بسیاری از خوانندگان به اندازه کافی مفید باشد و به آنها در بهبود فرآیندها و محصولات خود کمک کند.یک اکسترودر پلیمری برای ذوب یک پلیمر جامد و تحویل پلیمر مذاب برای فرآیندهای مختلف شکل‌دهی یا شکل‌دهی استفاده می‌شود.پیچ تنها جزء کار اکسترودر است.تمام اجزای دیگر (موتور، جعبه دنده، قیف، بشکه و قالب و غیره) صرفاً پشتیبانی لازم را برای عملکرد صحیح پیچ فراهم می کنند.عملکرد کلی یک اکسترودر در زیر نشان داده شده است.

عملکرد تغذیه انتقال پلیمر تغذیه از قیف به کانال پیچ در خارج از پیچ اتفاق می افتد و اساساً به طراحی پیچ بستگی ندارد.پیچ سه عملکرد اساسی را انجام می دهد: (1) عملکرد انتقال جامد، (2) عملکرد ذوب، و (3) عملکرد اندازه گیری یا عملکرد پمپاژ.سه عملکرد پیچ ​​به طور همزمان در بیشتر طول پیچ انجام می شود و به شدت به یکدیگر وابسته هستند.نام هندسی یک بخش پیچ مانند بخش تغذیه، نشان داده شده در فصل 1.شکل 1.3، لزوماً تنها عملکرد بخش پیچ را نشان نمی دهد.به عنوان مثال، بخش تغذیه نه تنها عملکرد انتقال جامد را انجام می دهد، بلکه عملکردهای ذوب و اندازه گیری را نیز انجام می دهد.پیچ همچنین عملکردهای ثانویه دیگری مانند اختلاط توزیعی، اختلاط پراکنده و پالایش برشی یا همگن را انجام می دهد.اختلاط توزیعی به بازآرایی فضایی اجزای مختلف اشاره دارد و اختلاط پراکنده به کاهش اندازه اجزا اشاره دارد که در فصل 2 توضیح داده شد.بخش 2.6.4.پالایش برشی به همگن سازی مولکول های پلیمر با برش اشاره دارد.اکسترودر تک پیچ یک پمپ حجمی پیوسته بدون قابلیت اختلاط پشتی و بدون قابلیت انتقال مثبت است.آنچه ابتدا وارد پیچ ​​می شود، ابتدا از پیچ خارج می شود.یک پلیمر، به صورت جامد یا مذاب، توسط نیروهایی که توسط پیچ دوار و بشکه ثابت بر پلیمر وارد می شود، در کانال پیچ به سمت پایین حرکت می کند.هیچ مکانیزمی برای انتقال مثبت پلیمر در امتداد کانال پیچ به سمت قالب وجود ندارد.پیچ دوار پلیمر را گرفته و سعی می کند پلیمر را با آن بچرخاند.فرض کنید بشکه از اکسترودر جدا شده یا کاملاً روغن کاری شده است، به طوری که هیچ مقاومتی در برابر حرکت پلیمر ایجاد نمی کند.سپس پلیمر به سادگی با پیچ با همان سرعت می چرخد ​​و چیزی از پیچ خارج نمی شود.بشکه ثابت نیروی شکستن به پلیمر در حال چرخش می دهد و باعث می شود پلیمر کمی روی سطح پیچ بلغزد.پلیمر همچنان با مالش پیچ روی سطح بشکه می چرخد، اما با سرعت کمی کمتر از پیچ، به دلیل لغزش.لغزش پلیمر روی سطح پیچ در امتداد کانال پیچ منجر به نرخ خروجی می شود.سطح پیچ روغن کاری شده سرعت خروجی را افزایش می دهد، اما سطح بشکه روغن کاری شده نرخ خروجی را کاهش می دهد.به وضوح قابل درک است که چرا پیچ های تجاری بسیار صیقلی هستند و چرا بشکه های شیاردار در بخش تغذیه ترجیح داده می شوند.اگرچه بسیاری از شیوه‌های تجاری به‌جای تحلیل‌های نظری، به‌طور تجربی توسعه یافته‌اند، اما مطمئناً با مفاهیم نظری زیربنایی موافق هستند.مکانیسم های داخل یک اکسترودر تک پیچ با بررسی مقطع پلیمری در امتداد کانال پیچی که از "آزمایش های انجماد پیچ" گرفته شده است، مورد مطالعه قرار می گیرد.در آزمایش انجماد پیچ ​​که توسط Maddock [1] پیشگام شد، پیچ برای دستیابی به یک عملیات حالت پایدار اجرا می شود.سپس پیچ متوقف شده و خنک کننده آب روی بشکه (و همچنین در صورت امکان روی پیچ) اعمال می شود تا پلیمر داخل کانال پیچ منجمد شود.بشکه دوباره گرم می شود تا پلیمر ذوب شود و با شروع به ذوب شدن پلیمر روی سطح بشکه، پیچ از بشکه به بیرون رانده می شود.سپس، نوار پلیمری جامد شده از کانال پیچ برداشته می شود و در بسیاری از نقاط برش داده می شود تا سطح مقطع در امتداد کانال پیچ بررسی شود.برخی از گلوله های رنگی در خوراک مخلوط می شوند تا مکانیسم ذوب و الگوی جریان را تجسم کنند.گلوله های رنگی اگر قبل از توقف پیچ به صورت جامد در داخل بستر جامد باقی بمانند، شکل خود را حفظ می کنند، اما اگر قبل از توقف پیچ مذاب شوند، در داخل حوضچه مذاب خراشیده شده و تبدیل به رگه هایی می شوند.