اکسترودر تک پیچ پلاستیک ✅ انواع و کاربردها

 

برای مشاهده این پکیج و اطلاعات بیشتر کلیک کنید.

اکسترودر یکی از تجهیزات فرآیند تولید پر کاربرد در صنعت پلاستیک است. اکسترودرهای پلاستیک به منظور تولید انواع لوله، ورق، پانل، پروفیل، شلنگ و... مورد استفاده قرار می‌گیرند. پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پی وی سی، پلی کربنات و... از جمله مهم ترین مواد اولیه پلاستیک مورد استفاده در این روش تولید هستند.

 

اکسترودر چیست؟

اکسترودر از نظر تاریخی برای ده ها سال در صنایع غذایی مورد استفاده قرار گرفته است. در واقع از نظر تاریخی از چرخش یک پیچ درون سیلندر برای انتقال مواد از یک سمت به سمت دیگر استفاده می شد. رفته رفته از این فرآیند علاوه بر انتقال به منظور پخت و پز هم استفاده شده به این معنی که مواد غذایی هنگام عبور از درون مارپیچ در معرض حرارت نیز قرار میگرفتند. اما توسعه اکسترودر های اولیه که در نهایت منجبر به اکسترودرهایی شد که امروز از آن استفاده می کنیم در حدود سال 1930 آغاز گردید و امروزه نیز بسیاری از مواد غذایی که به صورت گرانول و رشته ای وجود دارند به طور مثال غذای حیوانات خانگی از این روش ساخته می شود.

 

انواع اکسترودر پلاستیک

اکسترودر های مورد استفاده در صنعت پلاستیک نیز در اوایل قرن 20 میلادی توسعه داده شد. به گفته برخی منابع ابتدا اکسترودر تک ماردون در آلمان  و سپس اکسترودر دو ماردون در ایتالیا توسعه داده شد. به طور خلاصه هدف از دستگاه اکسترودر در واقع حرکت مواد در طول مارپیچ است تا علاوه بر اعمال گرما توسط هیترها، تحت تنش حرارتی نیز قرار گرفته و به شکل مذاب درآمده و در نهایت توسط قالب شکل دهی شوند. همچنین با استفاده از این روش می توان رنگ ها- مواد مقاوم کننده آب و هوایی و بسیاری از افزودنی های دیگر را به مواد پلاستیک پایه اضافه کرد و خواص قطعه نهایی را افزایش داد. توسعه اکسترودرهای دو ماردون سبب شد تا امکان کامپاندسازی مواد اولیه پلاستیک با بسیاری از مواد دیگر فراهم شود و همین موضوع سبب شد تا بتوان پلاستیک را با قطعاتی که پیش از آن با چوب یا فلز و سنگ ساخته می شد، جایگزین کنند. به طور کلی اکسترودر را می توان به سه گروه اصلی تقسیم کرد.

اکسترودر تک ماردون

اکسترودر دو ماردون

اکسترودر چند ماردون

 

اکسترودر تک ماردون 

اکسترودرهای تک ماردون یکی از اولین ماشین آلات توسعه داده شده برای فرآیند پلاستیک هستند. در این فرآیند مشابه به سایر فرآیند های اکستروژن، مواد اولیه در اثر حرکت مارپیچ تحت تنش قرار گرفته و به سمت جلو حرکت می کند. در این فرآیند اثر تنش حرارتی و گرما حاصل از هیترها سبب ذوب پلاستیک می شود. یک دستگاه اکسترودر شامل چهار بخش ذیل می باشد.

1-بخش نیرو محرمه:

این بخش شامل موتور- گیربکس- مجموعه یاتاقان و سایر بخش ها

2-بخش خوارک گیری

شامل قیف خوارک گیری- گلویی و اکسترودر مورد نیاز خوراک گیری

3-سیلندر و ماردون

این بخش شامل سیلندر- ماردون- هیترها و فن می باشد.

4-بخش کنترل

سیلندر و مارپیچ اکسترودر

سیلندر و مارپیچ در واقع قلب دستگاه اکسترودر هستند. به منظور ایجاد فشار و گرمای برشی متناسب با هر بخش، عمق و طراحی پره ها در همه قسمت ها یکسان نیست و بسته به نوع پلیمر و فرمولاسیون می تواند متفاوت باشد. مارپیچ را می توان به سه ناحیه ذیل تقسیم بندی کرد.

1-ناحیه خوراک گیری  

 2- ناحیه مذاب    

 3-ناحیه سنجش

یکی از مهم ترین شاخص هایی که تعیین کننده کاربرد مارپیچ است نسبت طول به قطر یا L/D هست. از جمله نسبت های طول به قطر متداول می توان به 18:1 و 20:1 و 24:1 و 30:1 و 36:1 و 40:1 اشاره کرد. باید توجه داشت دو مارپیچ با قطر پیچ برابر اما نسبت L/D  متفاوت از نظر خروجی و توان میکس با یکدیگر متفاوت اند.

نحوه عملکرد اکسترودر تک ماردون 

در واقع عملکرد اصلی اکسترودر انتقال حرارت به مواد اولیه و ایجاد یک مذاب همگن و انتقال آن به سمت قالب می باشد. از آنجا که فرآیند اکستروژن یک فرآیند پیوسته است در نتیجه خروجی ثابت و مذابی با خواص یکنواخت از اهمیت بالایی برخودار است. از آنجا که ترموپلاستیک ها دارای خواص چون هدایت گرمایی پایین – گرما ویژه بالا و ویسکوزیته مذاب بالا هستند در نتیجه ایجاد یک مذاب یکنواخت و خروجی ثابت با چالش هایی همراه می باشند. انتقال مواد رو به جلو در اکسترودر تک پیچ توسط جریان درگ انجام می شود. گرما برشی در واقع در اثر عملی شبیه ورز دادن رخ می دهد، همچین گرما حاصل از هیتر نیز به پلاستیک منتقل شده و سبب ذوب شدن آن می شود.

 

انواع اکسترودر تک ماردون پلاستیک

 

اکسترودر تک پیچ با شاخص طول به قطر پایین

برخی ویژگی های مارپیچ با L/D  پایین:

-فضا مورد نیاز کمتر

-سرمایه اولیه کمتر

-نیاز به گشتاور کمتر

-نیاز به توان موتور کمتر

-زمان اقامت کمتر که برای پلیمرهای حساس به دما مناسب باشد.

در پلینو بخوانید: پی وی سی چیست؟ انواع و کاربردهای آن 

اکسترودر تک پیچ با نسبت طول به قطر بالا

برخی ویژگی های مارپیچ با L/D  بالا:

-خروجی بالاتر

-توان میکس بالاتر

-پمپ مواد با فشار بالاتر

-توان ذوب بالاتر نسبت با گرما برشی کمتر

-انتقال بهتر گرما هیترها از سیلندر

 عوامل موثر در خروجی اکسترودر تک ماردون

 خروجی در اکسترودر تک پیچ به سه عامل ذیل بستگی دارد.

1-سرعت پیچ

2-ژئومتری پیچ

3-ویسکوزیته مذاب

فشار ایجاد شده در اکسترودر حاصل سه عامل ویسکوزیته مذاب-طراحی سیلندر و ماردون و همچنین مقاومت قالب می باشد.( به طور معمول فشار در اکسترودر نسبت به تزریق پلاستیک پایین تر و در حدود35 Mpaاست.  تفاوت اصلی اکسترودرهای general  با اکسترودرهای high efficient تفاوت در طراحی مارپیچ می باشد. از نظر طراحی می توان مارپیچ را به سه ناحیه خوراک گیری- تراکم و سنجش تقسیم کرد.

ناحیه خوراک گیری در حدود 50 درصد از طول مارپیچ را شامل می شود و عمق کانال در آن ثابت است در ناحیه تراکم عمق کانال با نرخ ثابتی کم می شود. این ناحیه در حدود 30 درصد طول مارپیچ را شامل می شود. ناحیه سنجش نیز مابقی طول مارپیچ را شامل می شود. به طول کلی عومل زیر در کارایی مارپیچ موثر هستند.

1-شاخص تراکم پذیری: compression ratio

این شاخص در واقع نسبت عمق کانال در ابتدا ناحیه خوراک گیری به عمق کانال در پایین ناحیه سنجش است.

2-شاخص L/D

این شاخص برای اکسترودر های high efficient  در حدود 33 است این موضوع سبب شده تا این نوع اکسترودرها بیشتر برای پلی اتیلن و پلی اولفین و سایر پلاستیک های غیر حساس به دما مناسب باشد.

3-ماژول های میکس: mixing element

این ماژول ها عمدتا در قسمت سنجش نصب شده و سبب افزایش کارایی اکسترودر می شوند.