1. Principes mécaniques
Le mécanisme de base de l'extrusion est simple : une vis tourne dans le canon et pousse le plastique vers l'avant. La vis est une surface inclinée ou une pente, enroulée sur la couche centrale. Le but est d'augmenter la pression pour surmonter la plus grande résistance. En ce qui concerne une extrudeuse, il existe trois types de résistance à surmonter : le frottement des particules solides (alimentation) contre la paroi du fût et le frottement mutuel entre elles lors des premiers tours de la vis (zone d'alimentation) ; faire fondre l'adhérence sur la paroi du cylindre ; la résistance à l'écoulement à l'intérieur de la masse fondue lorsqu'elle est poussée vers l'avant.
La plupart des vis simples sont des filetages à droite, comme les vis et les boulons utilisés dans le travail du bois et les machines. Vus de l'arrière, ils tournent dans des directions opposées, car ils font de leur mieux pour dévisser le cylindre. Dans certaines extrudeuses à double vis, deux vis tournent dans des directions opposées dans deux cylindres et se croisent, donc l'une doit être droitière et l'autre doit être gaucher. Dans les autres vis jumelées mordantes, les deux vis tournent dans le même sens et doivent donc avoir la même orientation. Cependant, dans les deux cas, il existe des paliers de butée qui absorbent la force arrière, et le principe de Newton' s'applique toujours.
2. Principe thermique
Les plastiques extrudables sont des thermoplastiques - ils fondent lorsqu'ils sont chauffés et se solidifient à nouveau lorsqu'ils sont refroidis. D'où vient la chaleur de fonte du plastique ? Le préchauffage de l'alimentation et les réchauffeurs de baril/moule peuvent fonctionner et sont importants au démarrage, mais l'énergie d'entrée du moteur (la chaleur de friction générée dans le baril lorsque le moteur surmonte la résistance de la masse fondue visqueuse pour faire tourner la vis) est la source de chaleur la plus importante pour plastiques, à l'exception des petits systèmes, des vis à faible vitesse, des plastiques à température de fusion élevée et des applications de revêtement par extrusion.
Pour toutes les autres opérations, il est important de réaliser que le chauffe-tonneau n'est pas la principale source de chaleur dans l'opération, et l'effet sur l'extrusion peut être plus faible que prévu (voir Principe 11). La température du cylindre arrière peut tout de même être importante car elle influe sur la vitesse de la denture ou des solides dans l'avance. Les températures de la matrice et du moule doivent généralement être la température de fusion souhaitée ou proche de cette température, à moins qu'elles ne soient utilisées à des fins spécifiques telles que le glaçage, la distribution de fluide ou le contrôle de la pression.
3. Principe de décélération
Dans la plupart des extrudeuses, la vitesse de la vis est modifiée en ajustant la vitesse du moteur. Le moteur tourne généralement à pleine vitesse d'environ 1750 tr/min, mais c'est trop rapide pour une vis d'extrudeuse. S'il tourne à une vitesse aussi rapide, il générera trop de chaleur de friction et le temps de séjour du plastique est trop court pour préparer une masse fondue uniforme et bien agitée. Le rapport de réduction typique est compris entre 10:1 et 20:1. Le premier étage peut utiliser des engrenages ou des poulies, mais le deuxième étage utilise des engrenages et la vis est positionnée au centre du dernier grand engrenage.
Parfois, le taux de décélération est mal adapté à la tâche - il y aura trop d'énergie à utiliser - et il est possible d'ajouter un moufle entre le moteur et la première phase de décélération qui modifie la vitesse maximale. Cela augmente la vitesse de la vis au-delà de la limite précédente ou réduit la vitesse maximale pour permettre au système de fonctionner à un pourcentage plus élevé de la vitesse maximale. Cela augmentera l'énergie disponible, réduira l'ampérage et évitera les problèmes de moteur. Dans les deux cas, selon le matériau et ses besoins en refroidissement, le rendement peut augmenter.