Kern samenvatting
Het werkingsprincipe van een extruder met enkele -schroef kan eenvoudigweg worden opgevat als een proces waarbij een roterende schroef continu plastic smelt met een constante snelheid transporteert, comprimeert, smelt, mengt, homogeniseert en uiteindelijk extrudeert in een verwarmd vat. De kern ligt in de synergetische werking tussen de schroef en de loop.
Hoofdcomponenten
1. Schroef: het kernonderdeel, doorgaans verdeeld in het toevoergedeelte, het compressiegedeelte (smeltgedeelte) en het homogenisatiegedeelte (meetgedeelte). De geometrische parameters (diameter, lengte-tot-diameterverhouding, kanaaldiepte, spiraalhoek, enz.) bepalen de prestaties van de machine.
2. Vat: een metalen cilinder die de schroef omsluit, uitgerust met interne verwarmingselementen en een koelsysteem om het materiaal van warmte te voorzien en een nauwkeurige temperatuurregeling te garanderen.
3. Snijkop: gemonteerd aan het uiteinde van de extruder, geeft deze de uiteindelijke dwars{1}}vorm aan het geëxtrudeerde product (bijvoorbeeld buizen, platen, films, profielen, enz.).
Gedetailleerd proces van het werkingsprincipe
Fase 1: Transportsectie voor vaste stoffen (toevoersectie)
Locatie: Het deel van de schroef nabij de trechter.
Functie: Om losse vaste deeltjes (of poeder) stabiel en continu naar voren te transporteren.
Beginsel:
Het materiaal vult het schroefkanaal en wordt opgevangen door de roterende schroef.
Omdat de wrijving tussen het materiaal en de schroef kleiner is dan de wrijving tussen het materiaal en de binnenwand van de loop, wordt het materiaal tijdens het roteren van de schroef langs de binnenwand van de loop "gesleept", net als een moer.
De kanaaldiepte in deze sectie is doorgaans het diepst, met een constant volume. Het voert voornamelijk fysiek transport uit; het materiaal blijft grotendeels vast, met een langzame temperatuurstijging.
Fase 2: Smeltsectie (Compressiesectie)
Locatie: Het middelste deel van de schroef.
Functie: Vast materiaal verdichten, verzachten en volledig laten smelten tot een stroperige stroomtoestand, terwijl meegesleepte lucht wordt verdreven.
Beginsel:
De diepte van het schroefkanaal neemt af van diep naar ondiep, waardoor een compressieverhouding ontstaat. Het materiaal wordt met kracht samengedrukt, de dichtheid ervan neemt toe en holtes tussen de deeltjes worden geëlimineerd.
Onder het gecombineerde effect van externe verwarming (geleverd door de cilinder) en interne wrijvingswarmte (gegenereerd door afschuiving tussen het materiaal, de schroef en de cilinder), stijgt de materiaaltemperatuur snel naar de smelttemperatuur.
Het smelten begint bij het materiaal nabij de binnenwand van het vat, waarbij een smeltfilm wordt gevormd, die door de schroefvleugels wordt afgeschraapt en in het schroefkanaal wordt opgevangen om een smeltbad te vormen. Het vaste bed (niet-gesmolten materiaal) wordt geleidelijk samengeperst totdat het verdwijnt en uiteindelijk volledig in smelt wordt omgezet.
Dit is de kritische fase voor het bereiken van de faseovergang van het materiaal.
Fase 3: Smelttransportsectie (homogenisatiesectie / meetsectie)
Locatie: Het voorste deel van de schroef, vlakbij de matrijskop.
Functie: Om het gesmolten materiaal verder te homogeniseren, te mengen en onder druk te zetten, en een stabiele druk tot stand te brengen om het uit de matrijskop te extruderen bij een constante temperatuur, constante snelheid en constante druk.
Beginsel:
De kanaaldiepte in dit gedeelte is het ondiepst en constant en oefent een sterk afschuifeffect uit op de smelt.
Intensieve afschuiving bevordert een uniforme menging van componenten (bijv. pigmenten, additieven) en temperatuurhomogeniteit.
De door de rotatie van de schroef gegenereerde pompdruk wordt gebruikt om de hoge weerstand van de matrijskop te overwinnen, waardoor een stabiele en continue smeltstroom door de matrijs wordt gegarandeerd.
De output en stabiliteit van de extruder worden voornamelijk bepaald door dit gedeelte.
Het basiswerkproces is vergelijkbaar met dat van een handmatige vleesmolen of pastamaker die we in het dagelijks leven gebruiken: het materiaal wordt ingevoerd, naar voren geduwd door een roterende schroef, en onder invloed van compressie en externe verwarming verandert het van een vaste toestand in een uniforme stroperige vloeistof, die vervolgens continu wordt geëxtrudeerd uit een matrijskop met een specifieke vorm.