En el proceso de moldeo por extrusión continua de plásticos y polímeros, el cilindro y el tornillo constituyen las unidades funcionales centrales del equipo y desempeñan un papel crucial durante todo el proceso de transporte, fusión y plastificación, mezcla y homogeneización del material, y establecimiento de presión. Una comprensión profunda de su base funcional ayuda a comprender las leyes esenciales de la tecnología de extrusión y proporciona una base teórica para la selección de equipos y la optimización de procesos.
La función básica del cañón es proporcionar un espacio de contención estable y continuo, dentro del cual se logra una gestión térmica precisa. Como cavidad estática de la extrusora, el cilindro existe en forma de cilindro largo con una relación significativa de longitud-a-diámetro, lo que permite que el material obtenga suficiente calentamiento y longitud de reacción durante el movimiento axial. La superficie de la pared interior está mecanizada con alta precisión y tratada para resistir el desgaste y la corrosión, lo que reduce la resistencia al flujo del material y resiste la erosión química y el desgaste mecánico en entornos de alta temperatura y alta presión. En términos de gestión térmica, el cilindro puede formar un gradiente de temperatura controlable a lo largo de la dirección axial a través de un sistema de calentamiento y enfriamiento de todo el cuerpo o de un sistema de calentamiento y enfriamiento segmentado, guiando el material desde un estado sólido en el extremo de alimentación hasta un estado completamente fundido en el extremo de descarga. La estructura segmentada es particularmente ventajosa para abordar los diferentes requisitos de temperatura de diferentes zonas de proceso, evitando así una plastificación deficiente o degradación del material causada por sobrecalentamiento o subenfriamiento localizado.
La función básica del tornillo es impulsar y plastificar dinámicamente materiales mediante un movimiento de rotación. El canal de transporte formado por sus crestas y canales helicoidales convierte la energía mecánica en fuerza de avance para el material a medida que gira alrededor de su eje, creando un campo de corte controlable dentro de los canales. A medida que el material avanza a lo largo del tornillo, la sección de alimentación principalmente transporta e inicialmente compacta los materiales sueltos; la sección de compresión, a través de variaciones en la profundidad o paso del canal, establece una relación de compresión, comprimiendo el material y acelerando el intercambio de calor, promoviendo su transformación del estado sólido al estado fundido; la sección de medición mantiene una profundidad constante del canal, homogeneizando la masa fundida, estabilizando el caudal y estableciendo la presión de salida. Los parámetros geométricos del tornillo (como la relación de aspecto, la relación de compresión, la profundidad del canal y el paso) determinan directamente la capacidad de transporte, la resistencia al corte y el tiempo de residencia, lo que permite un diseño específico basado en la viscosidad, las propiedades térmicas y los objetivos de procesamiento de diferentes materiales.
La base funcional del cilindro y el tornillo que trabajan juntos reside en el flujo de material continuo y unidireccional que crean dentro de un espacio confinado. El cilindro proporciona un límite térmico estable y una restricción mecánica, lo que permite que las acciones de corte y transporte del tornillo actúen de manera uniforme en toda la sección transversal-del material; La rotación del tornillo convierte la energía motriz externa en energía interna del material, logrando un efecto integral de compactación, fusión y mezcla. El espacio radial entre los dos se controla estrictamente al mínimo para evitar el reflujo del material y la plastificación desigual, al tiempo que se reducen las pérdidas por fricción. Este mecanismo sinérgico garantiza la continuidad, estabilidad y repetibilidad del proceso de extrusión, lo que permite que el equipo transforme materias primas multifásicas y multi-componentes en productos con estructura uniforme y rendimiento consistente.
Funcionalmente, la gestión térmica del cilindro y la conversión de energía mecánica del tornillo se complementan, completando conjuntamente la transformación morfológica y de rendimiento de partículas sólidas a una masa fundida continua. Este principio fundamental no solo respalda la producción de productos extruidos convencionales, como películas, tuberías, láminas y revestimientos de cables, sino que también permite procesos especiales como relleno alto-, modificación mezclada, formación de espuma y extrusión reactiva. Dominar las funciones básicas del cilindro y el tornillo es un requisito previo fundamental para comprender el mecanismo de la tecnología de extrusión, mejorar el control del proceso y lograr una producción de alta-calidad.
