La sola comprensione delle descrizioni fisiche presentate in questo capitolo potrebbe rivelarsi sufficientemente vantaggiosa per molti lettori e aiutarli a migliorare i loro processi e prodotti.Un estrusore di polimeri viene utilizzato per fondere un polimero solido e fornire il polimero fuso per vari processi di formatura o modellatura.La vite è l'unico componente funzionante dell'estrusore.Tutti gli altri componenti (motore, riduttore, tramoggia, cilindro e filiera, ecc.) forniscono semplicemente il supporto necessario affinché la coclea funzioni correttamente.Le funzioni generali di un estrusore sono illustrate di seguito.
La funzione di trasferimento del polimero alimentato dalla tramoggia nel canale della coclea avviene all'esterno della coclea e essenzialmente non dipende dal design della coclea.La coclea svolge tre funzioni di base: (1) funzione di trasporto solido, (2) funzione di fusione e (3) funzione di dosaggio o funzione di pompaggio.Le tre funzioni della vite si verificano simultaneamente su gran parte della lunghezza della vite e sono fortemente interdipendenti.Il nome geometrico di una sezione della vite come sezione di alimentazione, mostrata nel Capitolo 1;La Fig. 1.3, non indica necessariamente la sola funzione della sezione vite.Ad esempio, la sezione di alimentazione non svolge solo la funzione di trasporto dei solidi, ma anche funzioni di fusione e dosaggio.La vite svolge anche altre funzioni secondarie come la miscelazione distributiva, la miscelazione dispersiva e la raffinazione o omogeneizzazione a taglio.La miscelazione distributiva si riferisce alla riorganizzazione spaziale dei diversi componenti, mentre la miscelazione dispersiva si riferisce alla riduzione delle dimensioni dei componenti come descritto nel Capitolo 2;Sezione 2.6.4.La raffinazione del taglio si riferisce all'omogeneizzazione delle molecole polimeriche mediante taglio.Un estrusore monovite è una pompa volumetrica continua senza capacità di retromiscelazione e senza capacità di trasporto positivo.Ciò che entra prima nella vite, esce prima dalla vite.Un polimero, allo stato solido o fuso, si muove lungo il canale della vite grazie alle forze esercitate sul polimero dalla vite rotante e dal cilindro fisso.Non esiste alcun meccanismo per convogliare positivamente il polimero lungo il canale della vite verso la filiera.La vite rotante afferra il polimero e cerca di ruotare il polimero con esso.Supponiamo che il cilindro sia rimosso dall'estrusore, o perfettamente lubrificato, in modo tale da non opporre resistenza al movimento del polimero.Quindi il polimero ruota semplicemente con la vite alla stessa velocità e dalla vite non esce nulla.La canna fissa conferisce una forza di rottura al polimero in rotazione e fa scivolare leggermente il polimero sulla superficie della vite.Il polimero ruota ancora con la vite che sfrega sulla superficie della canna, ma ad una velocità leggermente inferiore rispetto alla vite, a causa dello slittamento.Lo scivolamento del polimero sulla superficie della vite lungo il canale della vite determina una velocità di uscita.Una superficie della vite lubrificata aumenta la velocità di uscita, ma una superficie del cilindro lubrificata riduce negativamente la velocità di uscita.È chiaramente comprensibile il motivo per cui le viti commerciali sono altamente lucidate e perché si preferiscono i cilindri scanalati nella sezione di alimentazione.Sebbene molte pratiche commerciali siano state sviluppate empiricamente piuttosto che sulla base di analisi teoriche, esse certamente concordano con i concetti teorici sottostanti.I meccanismi all'interno di un estrusore monovite vengono studiati esaminando le sezioni trasversali del polimero lungo il canale della vite tratte da “esperimenti di congelamento delle viti”.In un esperimento di congelamento a vite sperimentato da Maddock [1], la vite viene azionata per raggiungere un funzionamento stazionario.Quindi, la vite viene fermata e viene applicato un raffreddamento ad acqua sul cilindro (e anche sulla vite, se possibile) per congelare il polimero all'interno del canale della vite.Il cilindro viene nuovamente riscaldato per fondere il polimero e la vite viene spinta fuori dal cilindro mentre il polimero inizia a sciogliersi sulla superficie del cilindro.Quindi, la striscia di polimero solidificato viene rimossa dal canale della vite e tagliata in molti punti per esaminare le sezioni trasversali lungo il canale della vite.Alcuni pellet colorati vengono mescolati nel mangime per visualizzare il meccanismo di fusione e lo schema del flusso.I pellet colorati mantengono la loro forma se sono rimasti solidi all'interno del letto solido prima che la coclea si fermasse, ma si spezzano e diventano striature all'interno del bagno di fusione se erano fusi prima che la coclea si fermasse.
Orario di pubblicazione: 16 giugno 2019