Základní shrnutí
Princip činnosti jednošnekového extrudéru lze zjednodušeně chápat jako proces, při kterém rotující šnek nepřetržitě dopravuje, stlačuje, taví, míchá, homogenizuje a nakonec vytlačuje taveninu plastu konstantní rychlostí ve vyhřívaném sudu. Jeho jádro spočívá v synergickém působení mezi šroubem a hlavní.
Hlavní komponenty
1. Šnek: Složka jádra, typicky rozdělená na přiváděcí část, kompresní část (tavicí část) a homogenizační část (odměřovací část). Jeho geometrické parametry (průměr, poměr délky-k-průměru, hloubka kanálu, úhel šroubovice atd.) určují výkon stroje.
2. Sud: Kovový válec obklopující šroub, vybavený vnitřními ohřívači a chladicím systémem, který zajišťuje teplo pro materiál a zajišťuje přesnou regulaci teploty.
3. Vytlačovací hlava: Namontovaná na konci extrudéru, dodává konečný tvar průřezu vytlačenému produktu (např. trubkám, plechům, fóliím, profilům atd.).
Podrobný proces pracovního principu
Fáze 1: Sekce pro dopravu pevných látek (sekce podávání)
Umístění: Část šroubu poblíž násypky.
Funkce: Stabilně a nepřetržitě dopravovat volné pevné částice (nebo prášek) dopředu.
Princip:
Materiál vyplňuje kanál šneku a je zachycen rotujícím šnekem.
Vzhledem k tomu, že tření mezi materiálem a šroubem je menší než tření mezi materiálem a vnitřní stěnou hlavně, při otáčení šroubu je materiál "tažen" dopředu po vnitřní stěně hlavně, podobně jako matice.
Hloubka kanálu v této sekci je obvykle nejhlubší, s konstantním objemem. Provádí především fyzickou dopravu; materiál zůstává převážně pevný, s pomalým nárůstem teploty.
Fáze 2: Sekce tavení (kompresní sekce)
Umístění: Střední část šroubu.
Funkce: Ke zhutnění, změkčení a úplnému roztavení pevného materiálu do viskózního tekutého stavu při současném vytlačování strhávaného vzduchu.
Princip:
Hloubka kanálu šroubu se snižuje z hloubky na mělkou, čímž se vytváří kompresní poměr. Materiál je násilně stlačován, jeho hustota se zvyšuje a mezičásticové dutiny jsou eliminovány.
Při kombinovaném účinku vnějšího ohřevu (poskytovaného válcem) a vnitřního třecího tepla (generovaného střihem mezi materiálem, šroubem a válcem) teplota materiálu rychle stoupá na teplotu tavení.
Tavení začíná z materiálu poblíž vnitřní stěny sudu, přičemž se vytváří film taveniny, který je seškrabován lopatkami šneku a shromažďován do kanálu šneku, aby se vytvořila lázeň taveniny. Pevné lože (neroztavený materiál) se postupně vymačkává, dokud nezmizí a nakonec se zcela přemění na taveninu.
Toto je kritická fáze pro dosažení fázového přechodu materiálu.
Fáze 3: Sekce dopravy taveniny (Homogenizační sekce / sekce dávkování)
Umístění: Přední část šroubu v blízkosti závitořezné hlavy.
Funkce: Pro další homogenizaci, míchání a tlakování roztaveného materiálu a vytvoření stabilního tlaku pro jeho vytlačování z vytlačovací hlavy při konstantní teplotě, konstantní rychlosti a konstantním tlaku.
Princip:
Hloubka kanálu v této sekci je nejmenší a konstantní, což má na taveninu silný střihový účinek.
Intenzivní střih podporuje rovnoměrné promíchání složek (např. pigmenty, přísady) a teplotní homogenitu.
Čerpací tlak generovaný rotací šneku se používá k překonání vysokého odporu hlavy matrice a zajišťuje stabilní a nepřetržitý tok taveniny průtlačnicí.
Výkon a stabilita extrudéru jsou určovány především touto sekcí.
Jeho základní pracovní proces je podobný jako u ručního mlýnku na maso nebo strojku na těstoviny, který používáme v každodenním životě: materiál je přiváděn, tlačen dopředu rotujícím šnekem a působením komprese a vnějšího ohřevu se z pevného skupenství mění v stejnoměrnou viskózní tekutinu, která je pak plynule vytlačována z vytlačovací hlavy určitého tvaru.