دستگاه اکسترودر|فرايند اکستروژن|Extrusion |دستگاه اکستروژن|Extruder|

 

چگونگي جريان (Mechanism of flow) پلاستيکها در اکسترودر

پلاستيک با حركت در طول ماردون به صورت زير ذوب مي شود. نخست لايه نازكي (Thin Film) از ماده مذاب در جداره محفظه تشكيل مي شود. با چرخش ماردون اين لايه از جداره محفظه كنده شده به قسمت جلوي پيكان ماردون انتقال مي يابد و وقتي كه به سطح خود ماردون (Core of screw) مي رسد، دوباره به طرف بالا جاروب مي شود. بدين ترتيب حركت چرخشي در جلوي پيكان ماردون(پيشاني ماردون) به وجود مي آيد .

در آغاز، پلكان ماردون حاوي دانه هاي جامد است كه در اثر حركت چرخشي به داخل حوضچه مذاب جاروب مي شود. با استمرار چرخش ماردون، مواد بيشتري به داخل حوضچه مذاب ريخته مي شود. تا اينكه در نهايت فقط مواد مذاب است كه پلكانهاي ماردون اكسترودر وجود دارد. در اثناي گردش ماردون در داخل محفظه، حركت مواد در راستاي طول ماردون بستگي به چسبندگي مواد به ماردون يا محفظه دارد.

به طور نظري در مرز افراط و تفريط (Extremes) وجود دارد. در يكي فقط مواد به درون ماردون چسبيده است، در نتيجه ماردون و مواد مانند استوانه توپر و جامدي در داخل محفظه مي چرخد. در اين حالت نامناسب هيچ خروجي وجود ندارد . در حالت دوم، مدار روي ماردون مي لغزد و مقاومت زيادي در برابر گردش ماردون در داخل محفظه به وجود مي آورد. در اين حالت حركتي در جهت محور دستگاه براي مذاب فراهم مي شود كه بهترين حالت ممكن است. در عمل، رفتار واقعي، حالتي بين دو واحد است زيرا مواد هم به ماردون و هم به بدنه اكسترودر مي چسبد.

خروجي مناسب ناشي از به وجود آمدن جريان كشنده و جلو برنده اي (Drag flow) در اثر چرخش ماردون و سكون محفظه است كه به حركت سيال گرانروان بين دو صفحه موازي شباهت دارد كه در آن صفحه اي ثابت و صفحه ديگر داراي حركت است.

علاوه بر اين، جريان ديگري هم ناشي از اختلاف فشار بين دو انتهاي ماردون است وجود دارد وبه اين دليل كه حداكثر فشار در انتهاي اكسترودر به وجود مي آيد، جريان فشاري (Pressure flow) خروجي را كاهش مي دهد. همچنين به دليل فاصله (Clearance) كه بين پلكانهاي ماردون و بدنه اكسترودر وجود دارد اجازه نشتي به مواد در جهت عكس امتداد ماردون داده، به طور موثري خروجي گاز را كاهش مي دهد . فرار و گريز مواد به سمت عقب ماردون در حالتي كه ماردون فرسوده (Worn) باشد بيشتر است.

گرما يا سرماي خارج اكسترودر نيز نقش مهمي در نحوه ذوب شدن مواد ايفا مي كند. در اكسترودرهايي كه داراي خروجي زيادي هستند، مواد، طول محفظه اكسترودر را سريع مي كند. در نتيجه گرماي ذوب شدن كامل در اثر عمل برش توليد مي شود و به استفاده از حرارت دهنده هاي خارجي محفظه اكسترودر نيازي نيست. بنابراين در اين حالت اگر گرماي زيادي در مذاب به وجود آمده باشد سرد نگه داشتن محفظه حائز اهميت است .

در برخي مواقع خنك كردن ماردون اكسترودر نيز لازم است كه البته اثري بر درجه حرارت مذاب ندارد . اما اثر مالشي(اصطكاكي ) بين پلاستيك و ماردون را كاهش مي دهد . در همه اكسترودرها خنك كردن محفظه اكسترودر در ناحيه تغذيه ضروري است و لازم است تا بتوان اطمينان كاملي از تغذيه بدون درد سر مواد به اكسترودر به دست آورد.

طبيعت و حالت گرمايي مذاب دراكسترودر با دو حالت ترموديناميكي مقايسه مي شود. اولي حالت بي دررو(Adiabatic) است؛ به اين مفهوم كه سيستم كاملاً مجزا از محيط خارج است و هيچ جذب و دفع حرارتي در آن رخ نمي دهد. اگر اين حالت مطلوب در اكسترودر حاكم نباشد، فقط مقداري كار لازم است روي مذاب انجام شود تا گرماي معين توليد كند كه به ازاء آن هيچ ضرورتي به گرم يا سرد كردن دستگاه نباشد .

حالت مطلوب دوم، به همدما (Isothermal) موسوم است كه در اين حالت، درجه حرارت در تمام نقاط مذاب يكسان است و در نتيجه محفظه به گرم كردن و سرد كردن مستمر و دائمي براي جبران هرگونه اتلاف يا اخذ حرارت از مذاب براي ثابت ماندن دما نياز دارد. در عمل، عمليات حرارتي دراكسترودرها بين دو حالت مرزي فوق قرار دارد. اكسترودرها ممكن است بدون هيچ حرارت دهنده يا سرد كننده خارجي كار كنند. ليكن در واقع در اين صورت بي در رو نيست؛ زيرا اتلاف حرارت به وقوع مي پيوندد. از طرف ديگر با حالت همدما در تمام طول اكسترودر مواجه نيستيم زيرا دانه هاي جامد نسبتاً سردي به اكسترودر تغذيه مي شود . اما برخي از نواحي اكسترودر ممكن است خيلي نزديك به حالت همدما باشد. معمولاً ناحيه انداره گيري در بحث و تحليل هم دما در نظر گرفته مي شود.

 

در حالت كلي:

جريان خروجي از اكسترودررا برآيند سه مولف مي دانيم :

   1- جريان جلو برنده و كشنده

  2-  جريان فشاري

  3-  جريان نشتي (Leakage flow)

 

برچسب ها :دستگاه اکسترودر|فرايند اکستروژن|Extrusion |دستگاه اکستروژن|Extruder