Pelkästään tässä luvussa esitettyjen fyysisten kuvausten ymmärtäminen voi osoittautua riittävän hyödylliseksi monille lukijoille ja auttaa heitä parantamaan prosessejaan ja tuotteitaan.Polymeeriekstruuderia käytetään kiinteän polymeerin sulattamiseen ja sulan polymeerin toimittamiseen erilaisiin muodostus- tai muotoiluprosesseihin.Ruuvi on ekstruuderin ainoa toimiva komponentti.Kaikki muut komponentit (moottori, vaihteisto, täyttösuppilo, piippu ja suutin jne.) vain antavat tarvittavan tuen, jotta ruuvi toimii kunnolla.Ekstruuderin yleiset toiminnot on kuvattu alla.
Syöttötoiminto siirtää syöttöpolymeeri syöttösuppilosta ruuvikanavaan tapahtuu ruuvin ulkopuolella, eikä se ole olennaisesti riippuvainen ruuvin rakenteesta.Ruuvilla on kolme perustoimintoa: (1) kiinteän aineen siirtotoiminto, (2) sulatustoiminto ja (3) annostelutoiminto tai pumppaustoiminto.Kolme ruuvitoimintoa esiintyvät samanaikaisesti suurimman osan ruuvin pituudesta ja ne ovat vahvasti riippuvaisia toisistaan.Ruuviosan, kuten syöttöosan, geometrinen nimi, joka näkyy luvussa 1;Kuva 1.3 ei välttämättä osoita ruuviosan ainoaa toimintoa.Esimerkiksi syöttöosa ei ainoastaan suorita kiinteää kuljetustoimintoa, vaan myös sulatus- ja annostelutoimintoja.Ruuvi suorittaa myös muita toissijaisia toimintoja, kuten hajasekoituksen, dispergoivan sekoituksen ja leikkauspuhdistuksen tai homogenisoinnin.Distributiivinen sekoitus tarkoittaa eri komponenttien tilallista uudelleenjärjestelyä ja dispersiivinen sekoitus komponenttien koon pienentämistä luvussa 2 kuvatulla tavalla;Kohta 2.6.4.Leikkauspuhdistuksella tarkoitetaan polymeerimolekyylien homogenisointia leikkaamalla.Yksiruuviekstruuderi on jatkuva tilavuuspumppu ilman takaisinsekoituskykyä ja ilman positiivista kuljetuskykyä.Mikä menee ensin ruuviin, tulee ensin ulos ruuvista.Polymeeri, kiinteänä tai sulana, liikkuu ruuvikanavaa alaspäin pyörivän ruuvin ja paikallaan olevan piipun polymeeriin kohdistamien voimien vaikutuksesta.Ei ole mekanismia polymeerin positiiviseksi kuljettamiseksi ruuvikanavaa pitkin suulaketta kohti.Pyörivä ruuvi tarttuu polymeeriin ja yrittää pyörittää polymeeriä sen kanssa.Oletetaan, että piippu poistetaan suulakepuristimesta tai se on voideltu täydellisesti siten, että se ei vastusta polymeerin liikettä.Sitten polymeeri yksinkertaisesti pyörii ruuvin kanssa samalla nopeudella eikä ruuvista tule mitään ulos.Kiinteä piippu antaa murtovoiman pyörivälle polymeerille ja saa polymeerin liukumaan hieman ruuvin pinnalla.Polymeeri pyörii edelleen ruuvin hankaaessa piipun pintaa, mutta hieman pienemmällä nopeudella kuin ruuvi, johtuen liukumisesta.Polymeerin liukuminen ruuvin pinnalla ruuvikanavaa pitkin johtaa ulostulonopeuteen.Voideltu ruuvipinta lisää tehoa, mutta voideltu piippupinta vähentää haitallisesti tehoa.On selvästi ymmärrettävää, miksi kaupalliset ruuvit ovat erittäin kiillotettuja ja miksi syöttöosassa olevat uritetut tynnyrit ovat suositeltavia.Vaikka monet kaupalliset käytännöt on kehitetty empiirisesti pikemminkin kuin teoreettisten analyysien perusteella, ne ovat varmasti samaa mieltä taustalla olevien teoreettisten käsitteiden kanssa.Yksiruuviekstruuderin sisällä olevia mekanismeja tutkitaan tutkimalla "ruuvin jäädytyskokeista" otettuja polymeerin poikkileikkauksia ruuvikanavaa pitkin.Maddockin [1] pioneerissa ruuvin jäädytyskokeessa ruuvia ajetaan vakaan tilan toiminnan saavuttamiseksi.Sitten ruuvi pysäytetään ja piippuun (ja mahdollisuuksien mukaan myös ruuviin) sovelletaan vesijäähdytystä polymeerin jäädyttämiseksi ruuvikanavan sisällä.Tynnyriä kuumennetaan uudelleen polymeerin sulattamiseksi ja ruuvi työnnetään ulos tynnyristä, kun polymeeri alkaa sulaa tynnyrin pinnalla.Sitten jähmettynyt polymeerinauha poistetaan ruuvikanavasta ja leikataan useista kohdista tutkiakseen ruuvikanavan poikkileikkauksia.Joitakin värillisiä pellettejä sekoitetaan rehuun visualisoimaan sulamismekanismia ja virtauskuviota.Värilliset pelletit säilyttävät muotonsa, jos ne pysyivät kiinteinä kiinteän kerroksen sisällä ennen ruuvin pysähtymistä, mutta ne leikkaavat ja muuttuvat juoviksi sulatusaltaan sisällä, jos ne olivat sulaneet ennen ruuvin pysähtymistä.
Postitusaika: 16.6.2019