Geometria ślimaka

Najważniejsze parametry geometryczne ślimaka wytłaczarskiego przedstawiono na poniższym rysunku:

Parametry geometryczne ślimaka wytłaczarskiego:

L – długość części roboczej (20-30D, obecnie istnieje tendencja do wydłużania ślimaków nawet do 36D), D – średnica zewnętrzna (20 – 300 mm), H – wysokość kanału (0,12-0,16D), W – szerokość kanału (0,8-1,2D), S – skok linii śrubowej zwoju (0,8 - 1,2 W), φ – kąt pochylenia zwoju (~17°40’), e – szerokość zwoju (0,1D). R – stopień sprężania, definiowany jako H_zas / H_doz : 1.3 - 5 dla tworzyw termoplastycznych, 1 - 1.5 dla tworzyw termoutwardzalnych, 0.8 - 1 dla elastomerów

Z uwagi na to, że różne rodzaje tworzyw polimerowych wymagają różnych parametrów procesu przetwórczego, istnieje duża różnorodność rozwiązań konstrukcyjnych, a także wymiarów i kształtów ślimaka, co pozwala zapewnić wymagane warunki dla procesów mieszania, uplastyczniania i sprężania przetwarzanych materiałów.

Typowy ślimak trójstrefowy (A), ślimak trójstrefowy z krótką strefą sprężania (B) oraz ślimak dwustrefowy z długa strefą sprężania (C)

Długość geometrycznej strefy zasilania ślimaka powinna być tym większa, im wyższa jest temperatura mięknienia tworzywa, przy czym niekiedy redukuje się jej długość kosztem wstępnego podgrzania materiału.

Długości strefy sprężania ślimaków powinna być tym większa, im większy jest zakres temperatury mięknienia. Tworzywa amorficzne, jak PS, PC czy PMMA wykazują dość duży zakres, natomiast krystaliczne, jak POM czy PA topią się w zakresie zaledwie kilku stopni, zatem do ich wytłaczania stosuje się ślimaki z krótką (1-2D) strefą sprężania (rys. B). Nieco inaczej jest w przypadku tworzyw łatwo odkształcalnych, jak LDPE, gdzie można stosować nawet ślimaki dwustrefowe z długą strefą sprężania, w której niestopione jeszcze ziarna materiału ulegają od początku powolnemu ściskaniu (rys. C).
Optymalny stopień sprężania ślimaka (stosunek wysokości kanału ślimaka w strefie zasilania do jego wysokości w strefie dozowania) powinien być większy od stosunku gęstości stałego tworzywa do jego gęstości nasypowej. Stąd też wynika, iż materiał w postaci proszku wymaga ślimaka o większym stopniu sprężania niż ten sam materiał w postaci granulatu. Zależy on także od lepkości materiału w warunkach wytłaczania i tak dla tworzyw amorficznych, wykazujących dużą lepkość stopu wskazane są ślimaki o małym stopniu sprężania, aby uniknąć przegrzewania intensywnie ścinanego materiału oraz uniknąć nadmiernego obciążenia układu napędowego ślimaka. Niewielkie stopnie sprężania, rzędu 2 zalecane są również przy przetwórstwie tworzyw niestabilnych termicznie, jak PVC, dla których zbyt duży stopień sprężania mógłby spowodować degradację materiału. Dla stabilnych termicznie tworzyw semikrystalicznych, jak PE czy PP stosować można duże stopnie sprężania, rzędu 4 i więcej.