SECTION 1: INTRODUCTION TO EXTRUSION
Single-Screw Extrusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Twin-Screw Extrusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Extrusion Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
SECTION 2: MATERIALS AND THEIR FLOW
PROPERTIES
Polymers and Plastics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Thermoplastic Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Viscosity and Viscosity Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Flow Properties Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Elastic Effects in Polymer Melts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Die Swell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Melt Fracture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Sharkskin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Frozen-In Orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Draw Down . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
SECTION 3: TESTING
Testing and Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Material Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
Density and Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Flexural Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Impact Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Hardness and Softness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Thermal Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Flammability Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Melt Flow Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
Melt Viscosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
Measurement of Elastic Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
Chemical Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
Electrical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
Optical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
Material Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
SECTION 4:
Figure 33a. Thermocouples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
Figure 33b. Dynisco’s Melt Thermocouples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
Figure 34. Dynisco’s ATC770 Pressure/Process Controller . . . . . . . . . . .129
Figure 35. Polymer Flow Curves Used for the
Determination of τw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .255
Figure 36. Shape Factors for Rectangular Dies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256
Figure 37. Polymer Flow Curves Shown as Viscosity
vs. Shear Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .257
Figure 38. Flow Through a Die for a Newtonian Fluid
and Polymer Melt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .258
Figure 39. Shear Rates in a Die for a Newtonian Fluid
and Polymer Melt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .259
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