آموزش کامل اکستروژن تک پیچ پلاستیک

اکسترودر تک پیچ یکی از رو‌ش‌های متداول برای تولید قطعات مختلف از جمله لوله، پروفیل، داکت، ورق، نوارلبه و... از پلاستیک‌های مختلف از جمله پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پی وی سی، پلی کربنات، ای بی اس، پلی متیل متاکریلات، پلاستیک pet  و ...می‌باشد.

فرآیند تولید  قطعه پلاستیکی در اکستروژن تک پیچ شامل 6 مرحله زیر است.

1-انتقال جامد در قیف خوراکگیری و مارپیچ

2-مرحله ذوب

3-انتقال مذاب

4-میکس یا اختلاط

5-گاز زدایی

6-شکل دهی در قالب

 

1-مرحله خوراک دهی

جهت خوراک دهی از اکسترودر می‌توان از قیف ساده، کرامر فیدر، فیدرهای اتوماتیک و... می‌توان استفاده نمود.

در مورد قیف خوراک دهی توصیه می‌شود قیف‌هایی با سطح صاف و غیر تیز استفاده کرد. فیدرهای اتوماتیک که انواع مختلفی دارند از جمله loss in weight feeder  که مقدار مشخصی از مواد را با تنظیم دقیقی وارد اکسترودر می‌کند. استفاده از فیدر اتامتیک برای تولید محصولات با ضخامت کم از جمله فیلم پلیمری بسیار سودمند بوده و تغییرات ضخامت فیلم را کم می‌کند.

ایجاد شیار در سیلندر به منظور بهبود خوراک دهی:

ایجاد شیار در سیلندر یا groove  از جمله تغییراتی است که به بهبود خوراک دهی اکسترودر تک پیچ کمک میکند.

تغییر درگاه سیلندر مارپیچ

همانطور که در ویدیو اکسترودر تک پیچ نشان داده شده است با تغییر قسمت گلوگاه می‌توان خوراک دهی مواد ضایعاتی و موادی که ابعاد یکسانی ندارند را بهبود داد.

 

ناحیه ذوب

پس از انتقال مواد جامد در اکسترودر عملیات ذوب انجام می‌شود. ذوب پلاستیک در اکسترودر از طریق دو نیرو نیز انجام می‌شود.

1-در اثر گرمای برشی حاصل از اصطکاک پلاستیک در سیلندر و مارپیچ

2-در اثر گرمای هیتر

باید توجه داشت که در حدود 70 تا 90 درصد گرمای مورد نیاز برای ذوب پلیمر از طریق تنش برشی صورت می‌گیرد. همچنین باید دقت کرد افزایش دمای از طریق هیتر همیشه سبب افزایش ذوب نمی‌شود! بلکه در برخی پلاستیک ها مثل پلی آمید و پلی متیل متاکریلات ممکن است با افزایش دمای هیتر، ویکسوزیته افزایش یابد و در نتیجه میزان ذوب شدن کاهش یابد. در نتیجه توصیه شده ذوب پلاستیک همواره با تمرکز بر تنش برشی انجام شود.

 

روش‌های افزایش ذوب شدن پلاستیک در اکسترودر:

همانطور که توضیح داده شد، به منظور افزایش ذوب در اکسترودر ترجیح داده می‌شود با تغییرات در ساختار مارپیچ ذوب را افزایش داد. Barrier screw  یکی از روش‌هایی است که به منظور افزایش ذوب استفاده می‌شود. طراحی مارپیچ مانع در فیلم آموزشی اکستروژن تک پیچ توضیح داده شده است.

 

3-انقال مذاب

قواعد مرحله انتقال مذاب بر اساس جریان درگ و جریان فشاری بوده که بر اساس فرمول‌های مشخصی محاسبه می‌شوند. این ناحیه در اکسترودر به ناحیه سنجش نیز معروف است.

 

مشخصات مارپیچ استاندارد چیست؟

طول مارپیچ	20تا 30 برابر قطر 20-30D
طول ناحیه خوراک گیری	4-6D
طول ناحیه ذوب	6-10D
تعداد کانال	1
Helix angle یا زاویه پره با افق	17.6
عرض کانال	0.1D
عمق کانال در ناحیه خوراک گیری	0.1-0.15D
نسبت تراکم	2-4

 

علاوه بر سه بخش ذکر شده یک مارپیچ می‌تواند دارای بخش‌های زیر باشد.

 

1-بخش میکس:

بخش میکس در اکسترودر شامل المان‌های توزیعی و پراکنشی می‌باشد که به میکس بهتر مواد بخصوص زمانی که حاوی رنگدانه یا افزودنی باشد کمک می‌کنند. مشهور ترین المان اختلاط در اکسترودر تک پیچ از نوع Maddock می‌باشد. نحوه کارکرد المان مدوک در فیلم آموزش اکسترودر تک پیچ نشان داده شده است.

 

2-بخش گاز گیر

در مارپیچی گه نیاز به گاز گیر دارد بخش سنجس به دو قسمت تقسسیم شده و در وسط بخش سنجش ناحیه گازگیری طراحی می‌شود.این ناحیه 2 تا 5 برابر قطر مارپیچ است. فشار در این ناحیه باید 0 باشد و مارپیچ باید به صورت نیمه پر باشد. عمق کانال در این ناحیه 0.3 تا 0.4 برابر قطر مارپیچ است. گاز تولید شده در این ناحیه توسط پمپ خلاء از این قسمت خارج می‌شود.