WYTŁACZANIE - proces technologiczny formowania półproduktów lub gotowych wyrobów polegający na wciskaniu uplastycznionego tworzywa dyszę wytłaczarki, która nadaje gotowy kształt formowanemu przekrojowi. Dysza znajduje się w głowicy wytłaczarki, do której ślimak podaje uplastycznione tworzywo.
WYTŁACZARKA - maszyna, w której przebiega proces wytłaczania. Jej zadanie polega na dostarczeniu do głowicy odpowiednio ujednorodnionego tworzywa - przy określonym natężeniu przepływu (wydajności procesu), ciśnieniu i temperaturze. Wytłaczarka składa się z układu napędzającego (silnika, przekładni), układu uplastyczniającego (zasobnika, cylindra, ślimaka, grzejników, wentylatorów) oraz układu sterowania (mocy, temperatury itp.) Wytłaczarki można ogólnie podzielić na: jednoślimakowe, dwuślimakowe i specjalnej konstrukcji.
WYTŁACZARKI JEDNOŚLIMAKOWE - mogą mieć gładkie lub rowkowane cylindry oraz mogą być wyposażone w ślimaki konwencjonalne lub niekonwencjonalne. W typowej wytłaczarce jednoślimakowej tworzywo jest dostarczane do cylindra układu uplastyczniającego przez zasobnik, a następnie transportowane za pomocą obracającego się ślimaka w kierunku głowicy.
WYTŁACZARKI DWUŚLIMAKOWE - znajdują zastosowanie głownie do wytłaczania profili z materiałów wrażliwych termicznie, np. PVC, oraz do realizowania specjalnych operacji technologicznych, np. mieszania tworzyw, odgazowywania czy wytłaczania reaktywnego. Wytłaczarki dwuślimakowe mogą być współbieżne lub przeciwbieżne, o różnym stopniu zazębienia ślimaków (zazębiające się, nie zazębiające się).
WYTŁACZARKI WSPÓŁBIEŻNE - ślimaki obracają się w tym samym kierunku. Podczas każdego obrotu ślimaków tworzywo jest przemieszczane z kanału jednego ślimaka do kanału drugiego ślimaka. Przepływ tworzywa ma charakter wleczony, tak że przypomina pod tym względem przepływ w wytłaczarce jednoślimakowej, jednak podczas przemieszczania między ślimakami tworzywo przebywa dłuższą drogę i jest poddawane większemu ścinaniu. Intensywne ścinanie jest wywołane dużą różnicą prędkości między powierzchniami zazębiających się zwojów ślimaka.
WYTŁACZARKI PRZECIWBIEŻNE - ślimaki obracają się w przeciwnych kierunkach. Mechanizm transportu tworzywa jest całkowicie inny niż w wytłaczarkach jednoślimakowych. Każdy segment ślimaka tworzy tutaj zamkniętą komorę w kształcie zwichrowanej litery C, która przemieszcza tworzywo od zasobnika do końca ślimaka - bez przepływu do komór sąsiednich. W tym przypadku nie występuje przepływ wleczony, tak że nieznaczne jest tylko rozpraszanie energii wewnętrznej. Reguła jest, że tworzywo jest dozowane do wytłaczarki w taki sposób, że komory ślimaka są jedynie częściowo wypełnione.
ŚLIMAKI - podstawowe elementy wytłaczarki. Ślimaki w układach jednoślimakowych dzieli się ogólnie na ślimaki klasyczne i niekonwencjonalne. Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi ślimak są: - stosunek długości ślimaka do średnicy L/D, - stopień sprężania , czyli stosunek głębokości kanału w strefie zasilania do głębokości kanału w strefie dozowania. Ślimaki wykonuje się zazwyczaj ze stali stopowych 38HNJ lub 40HM. Aby uzyskać żądaną trwałość, poddaje się je zwykle azotowaniu jonowemu, chociaż stosowane są również inne metody obróbki cieplnej bądź cieplno-chemicznej, a także napawanie stopami o dużej odporności na zużycie.
CYLINDER - wytłaczarki mogą być wyposażone w cylindry dwojakiego rodzaju: gładkie lub rowkowane. Cylindry rowkowane mają w strefie zasilania (na długości na ogół L = 3D) rowki rozmieszczone na całym obwodzie, wzdłużne lub śrubowe, ze względów technologicznych wykonane w tulei wciśniętej w cylinder. Rowki te mają zmienną głębokość, największą w miejscu zasypu tworzywa do cylindra, i stopniowo zanikają w strefie zasilania.
GŁOWICE WYTŁACZARSKIE - ich zadanie polega na nadaniu przetwarzanemu materiałowi żądanego kształtu, przy zapewnieniu jednorodności termicznej i mechanicznej w całej objętości tworzywa, oraz wytworzenie odpowiedniego oporu przepływu (spadku ciśnienia) umożliwiającego realizację procesu wytłaczania. Głowice można podzielić, w zależności od ich przeznaczenia, np. na: głowice do wytłaczania profili pełnych, pustych lub otwartych; głowice do wytłaczania rur, folii, płyt, włókien; a także - głowice do powlekania drutu, do granulowania itp.
DYSZA WYTŁACZARSKA - ostatni element geometryczny głowicy, gdzie następuje kształtowanie wyrobu, polegające na wyciskaniu uplastycznionego tworzywa przez dyszę wytłaczarki, która nadaje gotowy kształt formowanemu przekrojowi.
EFEKT BARUSA - stanowi cechę cieczy lepkosprężystych, polegającą na zjawisku rozszerzania się strumienia tworzywa wypływającego z dyszy.
STREFA ZASILANIA - jedna ze stref układu plastyfikującego w wytłaczarkach . W strefie tej tworzywo jest pobierane z leja zasypowego, wstępnie ogrzewane, zagęszczane i transportowane dalej w kierunku głowicy. Strefę zasilania stanowi odcinek cylindra wytłaczarki liczony od zasypu do miejsca, w którym zaczynają się pojawiać uplastycznione cząstki tworzywa.
STREFA SPRĘŻANIA - jedna ze stref układu plastyfikującego w wytłaczarkach. W strefie tej tworzywo przechodzi ze stanu stałego w uplastyczniony. Teoretycznie uplastycznienie tworzywa powinno być zakończone w tej strefie. Tworzywo opuszczając strefę sprężania powinno być odgazowane. Długości strefy sprężania mogą być różne w zależności od przerabianego surowca.
STREFA DOZOWANIA - jedna ze stref układu plastyfikującego w wytłaczarkach. W strefie tej zachodzi ujednorodnienie mechaniczne i termiczne przetwarzanego tworzywa oraz podwyższenie ciśnienia do poziomu potrzebnego do pokonania oporów przepływu przez głowicę. W celu uzyskania możliwie dużego ciśnienia głębokość kanału ślimaka w tej strefie jest na ogół mała.

Wytłaczanie jest procesem ciągłego (np. wtryskiwanie to proces cykliczny) formowania wyrobów z tworzyw sztucznych (np. profili, płyt, rur, etc.). Polega na uplastycznieniu tworzywa w układzie uplastyczniającym (układ ślimak-cylinder) wytłaczarki i przepchaniu go pod wpływem wytworzonego ciśnienia przez głowicę formującą wyrób.

1. Podstawy fizyczne procesu.Podstawy procesu wytłaczania są relatywnie proste, obracający się ślimak w cylindrze wytłaczarki przepycha tworzywo przez głowicę. Geometrycznie ślimak możemy przedstawić jako linię śrubową nawiniętą na rdzeń. Wytłaczarkę możemy podzielić na sześć stref, które odpowiadają stanom fizycznym od stanu stałego do uplastycznionego tworzywa.
Strefą pierwszą jest zasobnik, którego zadaniem jest dostarczenie tworzywa w stanie stałym (w postaci granulatu lub proszku) do wytłaczarki. Przemieszczenie tworzywa odbywa się pod wpływem siły grawitacji. Drugą strefą jest początkowa część cylindra, wypełniona tworzywem w stanie stałym, które w wyniku zagęszczenia przyjmuje postać jednolitej warstwy. Przemieszczenie tworzywa spowodowane jest względnym ruchem ślimaka i cylindra oraz tarciem tworzywa między tworzywem a powierzchnią ślimaka i cylindra. Trzecią strefą jest tzw. strefa wstępnego uplastycznienia rozpoczyna się, gdy na powierzchni styku tworzywa z nagrzaną ścianką cylindra tworzy się cienka warstewka tworzywa uplastycznionego, której grubość powiększa się w miarę przesuwania w kierunku głowicy. W momencie, gdy ta grubość jest wystarczająco duża (większa od szczeliny miedzy wierzchołkami uzwojenia ślimaka a powierzchnią cylindra) tworzywo jest zbierane przez ściankę zwoju ślimaka. Tworzywo uplastycznione gromadzi się wówczas w tylnej, aktywnej części kanału, podczas gdy część przednia (pasywna) jest wypełniona tworzywem stałym. Czwartą strefą jest strefa uplastycznienia właściwego wskutek znacznego ciśnienia w obszarze tworzywa uplastycznionego, szerokość warstwy stałej zmniejsza się. W końcowej fazie następuje rozpad stałej warstwy na drobne kawałki, które od tej pory uplastyczniają się niezależnie aż do całkowitego uplastycznienia tworzywa. Opisany mechanizm jest słuszny dla tworzyw wykazujących adhezję do ścianki cylindra. W przypadku, kiedy na ściance cylindra występuje poślizg, wówczas uplastycznione na ściance cylindra tworzywo przepływa przez szczelinę i gromadzi się w pasywnej części kanału. Piątą strefą, gdzie kończy się uplastycznienie jest strefa tworzywa całkowicie uplastycznionego. Przepływ tworzywa w tej strefie jest wynikiem względnego ruchu ślimaka i cylindra oraz gradientu ciśnienia w kanale ślimaka wytłaczarki. Szóstą, ostatnią strefą procesu jest głowica, gdzie pod wpływem ciśnienia wytworzonego w cylindrze formowany jest wyrób. W czasie wytłaczania powstające siły wynikające z przetłaczania tworzywa muszą zostać zrównoważone przez zastosowanie łożysk wzdłużnych je przenoszących.

2. Podstawy termiczne wytłaczania tworzyw sztucznych

Tworzywa termoplastyczne przy ogrzewaniu przechodzą ze stanu stałego w ciekły a przy chłodzeniu odwrotnie, zmiany te mogą zachodzić wielokrotnie. Z tego wynika, iż termoplasty mogą być wielokrotnie przetwarzane, jak najbardziej metodą wytłaczania. Skąd pochodzi energia powodująca topnienie tworzywa? Albo z grzałek zainstalowanych wzdłuż cylindra, oraz na głowicy, albo z energii dostarczonej przez silnik elektryczny. I właśnie energia wprowadzona w wyniku ruchu obrotowego ślimaka wytłaczarki jest rozpraszana (w wyniku tarcia) i zamieniana na ciepło i przyczynia się do przyrostu temperatury tworzywa, w większym stopniu niż energia. Źródło energii z grzałek będzie miało wpływ dla: procesu prowadzonego przy niskich obrotach ślimaka, wysokich temperaturach uplastycznienia tworzywa oraz przy wytłaczaniu powlekającym.

Wytłaczarka ślimakowa wyposażona jest w cylinder, w którym umieszczony jest ślimak, posiadający w kierunku przepływu tworzywa strefy: zasilania, barierową i ujednoradniania. Strefa (3) barierowa ślimaka (1), stanowiącego tworzącą walca, podzielona jest na swojej długości i składa się z co najmniej dwóch odcinków (l₁, l₂) korzystnie z (n) odcinków (l₁, l₂, l_n), ukształtowanych w ten sposób, że stosunek długości poszczególnych odcinków (l₁, l₂ l_n), do długości strefy (3) barierowej korzystnie jest zawarty w przedziale 0,1 ÷ 0,5, zaś stosunek wysokości szczeliny (S₁) barierowej pierwszego odcinka (l₁) strefy (3) barierowej do wysokości szczelin (S₂, S_n) barierowych kolejnych odcinków (l₂ l_n) wynosi korzystnie powyżej 1,1 pomiędzy sąsiadującymi stopniami ślimaka (1) i spełnia warunek: (S₁ > S₂ > >S_n), gdzie (S₁, S₂, S_n) stanowią wysokości szczelin pomiędzy powierzchnią zewnętrzną zwoju barierowego ślimaka (1), a powierzchnią wewnętrzną cylindra (4) wytłaczarki.

Wytłaczanie z rozdmuchiwaniem :

Proces technologiczny wytłaczania z rozdmuchiwaniem swobodnym polega na wytłoczeniu rury cienkościennej i natychmiastowym jej rozdmuchaniu strumieniem powietrza o niedużym ciśnieniu, a następnie wyciągnięciu za pomocą urządzenia odbierającego. Proces ten może być realizowany przez wytłaczanie pionowo w górę, pionowo w dół i poziomo.

Proces technologiczny wytłaczania z rozdmuchiwaniem w formie może przebiegać w jednym etapie- rozdmuchiwania, lub w dwóch etapach- rozdmuchiwania i rozciągania. Proces ten realizowany jest na stanowiskach technologicznych, które tworzą wytłaczarka z głowicą kątową, układ odcinająco-podający, układ formy rozdmuchowej oraz urządzenie do odbierania pojemników.