دستگاه اکسترودر تک مارپيچ| single Screw Extruder|اکسترودر تک ماردون|اكسترودر تك ماردونه| اکسترودر تک مارپيچ|One Screw Extruder|اكسترودر| روشهاي شكل دهي پلاستيك ها| اكستروژن|فرآيند اكستروژن|اجزاي اكسترودر

 

اكسترودر تك ماردونه – اکسترودر تک مارپيچ (One Screw Extruder)

يكي از متداولترين روشهاي شكل دهي پلاستيك ها، اكستروژن است كه از يك ماردون در داخل محفظه اي تشكيل شده است. پلاستيك ها معمولاً به صورت دانه اي شكل يا خاكه نرم از قيف به ماردونه تغذيه مي شود . آنگاه در حال حمل به وسيله ماردون در طول محفظه، در اثر هدايت حرارت از طرف گرم كننده هاي محفظه (Barrel Heaters) و برش ناشي از حركت بر روي لبه هاي ماردون گرم مي شود . عمق معبر (Channel-Depth) در طول ماردون كاهش يافته موجب فشرده شدن مواد مي شود . در انتهاي محفظه اكسترودر، مذاب با عبور از حديده اي به شكل مورد نظربراي محصول نهايي در مي آيد.

 

اكسترودر تک ماردونه سه قسمت مجزا دارد:

الف) ناحيه تغذيه (Feed Zone) :

كار اين ناحيه، دادن گرماي اوليه به پلاستيك و انتقال آن به نواحي بعدي است . طراحي اين ناحيه حائز اهميت است. زيرا عمق ثابت ماردون طوري انتخاب شود كه مواد لازم و كافي را به ناحيه اندازه گيري (Metering Zone) تغذيه كند؛ به طوري كه نه دچار گرسنگي شود و نه در اثر زياد بود ن مواد، لبريز و پس زده شود. طراحي مناسب (Optimum) و متعادل، به طبيعت و شكل مواد تغذيه شونده (Feedstock) ،شكل هندسي (Geometry) ماردون و خواص اصطكاكي پلاستيك نسبت به ماردون و محفظه بستكي دارد . رفتار اصطكاكي مواد تغذيه شده، تاثير قابل توجهي بر آهنگ ذوب شدن مواددارد.

 

ب) ناحيه تراكم و فشردگي (Compression Zone) :

در اين ناحيه، عمق ماردونه به تدريج كاهش مي يابد كه موجب متراكم شدن و فشردگي پلاستيك مي شود.

اين فشردگي دو نقش عمده ايفا مي كند؛ يكي آنكه هواي محبوش در داخل مواد را به ناحيه تغذيه مي راند و ديگر آنكه انتقال حرارت را با كاهش دادن ضخامت مواد بهبود مي بخشد.

 

ج) ناحيه اندازه گيري و سنجش :

در اين ناحيه، عمق ماردونه يكسان و ثابت، اما بسيار كمتر از عمق ناحيه تغذيه است. در اين ناحيه، مذاب به صورت همگون و يكنواخت در مي آيد به طوري كه با آهنگ ثابتي، در درجه حرارت و فشار يكسان و ثابت، به حديده تغذيه مي شود. اين ناحيه به سهولت و سادگي تحليل و ارزيابي مي شود؛ زيرا مشتمل بر جريان مذاب گرانروان در داخل مجرايي با عمق و ابعاد ثابت است.

 

چگونگي تغييرات فشار در طول اكسترودر :

طول نواحي سه گانه ماردون خاص، بستگي به ماده اي دارد كه تحت اكستروژن قرار مي گيرد . براي نمونه نايلون خيلي سريع ذوب مي شود، به طوري كه تراكم و فشردگي مذاب در طول يك گام از ماردون نيز قابل تامين است. اما پلي وينيل كلرايد، به حرارت بسيار حساس است و لذا طول ناحيه فشردگي براي آن برابر با طول ماردون است.

از آنجا كه پلاستيك ها داراي گرانروي هاي متفاوت هستند، رفتار آنها در خلال اكستروژن نيز متفاوت است.

 

آهنگ وزني خروجي در خلال  اكستروژن :

در اكسترودرهاي تجاري، نواحي اضافي براي بهبود كيفيت محصول به ماردون افزوده مي شود . به عنوان نمونه، ناحيه اختلاطي (Mixing Zone) مشتمل بر پلكان هايي (Flights) با گام كمتر يا معكوس، به منظور كسب اطمينان از يكنواختي مذاب و كافي بودن آن در منطقه اندازه گيري، استفاده مي شود .

 

طراحي نواحي مختلف اختلاط در اكسترودر :

برخي از  اكسترودر ها ناحيه هواگيري(منفذ خروج هوا) وجود دارد. وجود اين ناحيه به اين دليل است كه برخي پلاستيك ها جاذب رطوبت (Hygroscopic) هستند يعني از محيط اطراف خود رطوبت جذب مي كنند و اگر به همين صورت مرطوب در  اكسترودر  فاقد ناحيه هواگيري استفاده شوند، كيفيت محصول نهايي خوب نيست؛ زيرا در داخل مذاب، بخار آب محبوس مي شود . براي رفع اين مشكل راه حل آن است كه مواد تغذيه شونده به اكسترودر را قبلاً خشك كنيم. اين روش گران و پر هزينه است و امكان آلودگي نيز در مواد ايجاد مي كند.

روش دوم، استفاده از محفظه هاي منفذدار (Vented Barrels) است .  در اولين قسمت ماردون، مواد كه به صورت دانه بندي است، پس از ورود ذوب شده، سپس به طريق معمول فشرده و همگن مي شود.

 

چگونگي استفاده از محفظه هاي منفذ دار :

آنگاه با ورود به ناحيه غير فشردگي (Decompression-Zone) ،فشار مذاب به محيط كاهش مي يابد؛ اين عمل، امكان خروج و گريز بخار و ساير مواد فرار از داخل مذاب را از طريق منفذ تعبيه شده در بدنه اكسترودر فراهم مي كند. آنگاه مذاب در طول محفظه به ناحيه دوم فشردگي هدايت مي شود تا از محبوس شدن هوا در مذاب ممانعت به عمل آيد.

دليل دفع بخار اين است كه در دمايي برابر با 250oc ،بخار آب موجود در پلاستيك مذاب داراي فشاري برابر 4 MN/m2 است كه موجب خروج آسان آن از مذاب و گريز از منفذ خروج مي شود . توجه كنيد كه چون فشار محيط تقريباً 0.1 MN/m2 است، استفاده از مكش خلاء (Vacuum) در منفذ خروجي، اثر ناچيزي در خروج بخار و مواد فرار دارد.

يكي ديگر از اجزاي مهم اكسترودر، صافي (Gauze Filter) پس از ماردون و پيش از حديده است. اين صافي به صورت كاملاً موثري هرگونه مواد ناهمگون و ناخالص يها را از مذاب جدا مي كند . عدم وجود آن حتي ممكن است موجب انسداد حديده گردد. اين صفحات صاف و غربال كننده معمولاً مذاب را تا مقياس 120 تا 150 μmصاف و تصفيه مي كنند. اما شواهد موجود نشان مي دهد كه ذراتي كوچكتر از مقياس فوق، موجب شروع ايجاد ترك هاي مويين در توليدات پلاستيكي نظير لوله هاي تحت فشار پلي اتيلني مي شود . براي چنين مواردي صافي هاي بسيار ظريفي در مقياس 45 μmبه كار مي رود كه به گونه اي موثر و جالب توجه، كيفيت و عمر مفيد محصول را بهبود مي بخشد.

از آنجا كه اين صافي هاي ظريف آسيب پذير است، توسط صفحه سرعت شكني (Breaker plate) هدايت مي شود. اين صفحه تعداد زيادي سوراخهاي مماس بر يكديگر و بسيار تنگاتنگ دارد كه بدون اينكه به ذرات جامد سوخته (Dead-Spots) احتمالي همراه با مذاب اجازه ورود دهد، مذاب را عبور مي دهد. اين صفحه سرعت شكن همچنين جريان مذابي را كه پس از خروج به صورت حلزوني در آمده است خطي مي كند. چون منافذ اين صافي هاي ظريف به تدريج بسته مي شود، پي در پي باز شده، تعويض مي شود . در بسياري از اكسترودرهاي پيشرفته با صافي هاي ظريف، كار تعويض آنها بدون نياز به توقف اكسترودر صورت مي گيرد . همچنين بايد خاطر نشان كنيم كه اگرچه اين وظيفه اصلي صفحه سرعت شكن و صاف نيست؛ اما به ايجاد فشار معكوسي كه موجب بهبود اختلاط مذاب مي شود كمك مي كند. چون فشار در حديده حائز اهميت است، شيري (valve) پس از صفحه سرعت شكن در اكسترودر وجود دارد كه امكان تنظيم لازم را فراهم مي آورد.

 

برچسب ها :اكسترودر تك ماردونه ، اکسترودر تک مارپيچ ،One Screw Extruder،اكسترودر، روشهاي شكل دهي پلاستيك ها، اكستروژن،فرآيند اكستروژن، اجزاي اكسترودر ،دستگاه اکسترودر تک مارپيچ| single Screw Extruder|اکسترودر تک ماردون