La sola comprensión de las descripciones físicas presentadas en este capítulo puede resultar suficientemente beneficiosa para muchos lectores y ayudarles a mejorar sus procesos y productos.Se utiliza una extrusora de polímeros para fundir un polímero sólido y entregar el polímero fundido para diversos procesos de formación o conformación.El tornillo es el único componente funcional de la extrusora.Todos los demás componentes (motor, caja de engranajes, tolva, cilindro y matriz, etc.) simplemente brindan el soporte necesario para que el tornillo funcione correctamente.Las funciones generales de una extrusora se describen a continuación.
La función de alimentación de transferir el polímero de alimentación desde la tolva al canal del tornillo ocurre fuera del tornillo y esencialmente no depende del diseño del tornillo.El tornillo realiza tres funciones básicas: (1) función de transporte de sólidos, (2) función de fusión y (3) función de dosificación o función de bombeo.Las tres funciones del tornillo ocurren simultáneamente en la mayor parte de la longitud del tornillo y son fuertemente interdependientes.El nombre geométrico de una sección de tornillo, como sección de alimentación, que se muestra en el Capítulo 1;Fig. 1.3, no indica necesariamente la única función de la sección del tornillo.Por ejemplo, la sección de alimentación no sólo realiza la función de transporte de sólidos, sino también funciones de fusión y dosificación.El tornillo también realiza otras funciones secundarias, como mezcla distributiva, mezcla dispersiva y refinación u homogeneización por cizallamiento.La mezcla distributiva se refiere a la reorganización espacial de diferentes componentes, y la mezcla dispersiva se refiere a la reducción del tamaño de los componentes como se describe en el Capítulo 2;Sección 2.6.4.El refinado por cizallamiento se refiere a la homogeneización de moléculas de polímero mediante cizallamiento.Una extrusora de un solo tornillo es una bomba volumétrica continua sin capacidad de retromezclado y sin capacidad de transporte positivo.Lo que primero entra en un tornillo, sale primero de él.Un polímero, sólido o fundido, se mueve hacia abajo por el canal del tornillo mediante las fuerzas ejercidas sobre el polímero por el tornillo giratorio y el cilindro estacionario.No existe ningún mecanismo para transportar positivamente el polímero a lo largo del canal del tornillo hacia la matriz.El tornillo giratorio agarra el polímero e intenta girarlo con él.Supongamos que el cilindro se retira del extrusor o se lubrica perfectamente, de modo que no oponga resistencia al movimiento del polímero.Luego, el polímero simplemente gira con el tornillo a la misma velocidad y no sale nada del tornillo.El cilindro estacionario proporciona una fuerza de rotura al polímero giratorio y hace que el polímero se deslice ligeramente sobre la superficie del tornillo.El polímero todavía gira con el tornillo rozando la superficie del cañón, pero a una velocidad ligeramente menor que el tornillo, debido al deslizamiento.El deslizamiento del polímero sobre la superficie del tornillo a lo largo del canal del tornillo da como resultado una tasa de salida.Una superficie de tornillo lubricada aumenta la tasa de salida, pero una superficie de cilindro lubricada reduce perjudicialmente la tasa de salida.Es comprensible por qué los tornillos comerciales están muy pulidos y por qué se prefieren los cilindros ranurados en la sección de alimentación.Aunque muchas prácticas comerciales se desarrollaron empíricamente y no basándose en análisis teóricos, ciertamente concuerdan con los conceptos teóricos subyacentes.Los mecanismos dentro de una extrusora de un solo tornillo se estudian examinando las secciones transversales del polímero a lo largo del canal del tornillo tomadas de "experimentos de congelación de tornillo".En un experimento de congelación de tornillo iniciado por Maddock [1], el tornillo se hace funcionar para lograr una operación en estado estacionario.Luego, se detiene el tornillo y se aplica refrigeración con agua al cilindro (y también al tornillo si es posible) para congelar el polímero dentro del canal del tornillo.El cilindro se calienta nuevamente para fundir el polímero y el tornillo se empuja fuera del cilindro cuando el polímero comienza a derretirse en la superficie del cilindro.Luego, la tira de polímero solidificado se retira del canal del tornillo y se corta en muchos lugares para examinar las secciones transversales a lo largo del canal del tornillo.Se mezclan algunos gránulos de colores en el alimento para visualizar el mecanismo de fusión y el patrón de flujo.Los gránulos de colores conservan sus formas si permanecieron sólidos dentro del lecho sólido antes de que se detuviera el tornillo, pero se cortaron y se convirtieron en rayas dentro del baño de fusión si se fundieron antes de que se detuviera el tornillo.
Hora de publicación: 16-jun-2019