جهاز الإکسترودر وأنواعه من الآلات فی صناعه إعاده تدویر البلاستیک له دور خاص ومهم. الیوم، یمکن اعتبار الإکسترودر من الآلات القویه والناجحه فی صناعه إعاده تدویر البلاستیک بطریقه الإکستروجن. الإکسترودر ببساطه هو جهاز یُستخدم لإتمام عملیه الإکستروجن. من خلال نظام أسطوانی ومسمار لولبی، یقوم الجهاز بتسخین المنتج ویمرره عبر قالب لیشکل المنتج المطلوب.

الیوم فی السوق، تتوفر أنواع مختلفه من أجهزه إکسترودر البلاستیک مع کفاءات متعدده، ولکن لکی تکون شرکتک قادره على اتخاذ أفضل قرار بناءً على نوع وکمیه المواد المنتجه، بالتأکید ستکون بحاجه إلى توجیه. لهذا الغرض، فی هذه المقاله، نهدف إلى تقدیم مقدمه عن هذا الجهاز، ثم نناقش بشکل أعمق أنواع الإکسترودر، مکوناته، وأنواعه المختلفه من التطبیقات.

ما هو جهاز الإکسترودر؟

جهاز الإکسترودر (الذی یُعرف أیضًا بإسم إکستروجن البلاستیک) هو جهاز صناعی یُستخدم لإنتاج المنتجات البولیمریه عن طریق ذوبان وتشکیل المواد الخام. طریقه عمل جهاز الإکسترودر هی أنه من خلال دمج الطاقه الحرکیه والحراریه للمواد (مثل الحبیبات، الرقاقات، الکرات، المسحوق، وغیرها)، یتم إدخالها إلى داخل الجهاز. بعد مزجها مع مواد إضافیه أخرى، یتم إنتاج منتج شبیه بالعجینه، ومن ثم یتم تحویله إلى المنتج النهائی عبر عملیات مختلفه. فی هذا المقال، سنقوم بدراسه هذه العملیات بشکل کامل.

أنواع جهاز الإکسترودر

تُنتج أجهزه الإکسترودر بأنواع مختلفه وتُستخدم وفقًا لاحتیاجات الصناعات؛ وفیما یلی نناقش أنواع أجهزه الإکسترودر:

الإکسترودر ذو الماردون المزدوج المتزامن (Co-rotating Twin-Screw Extruder):

هذه المجموعه من أجهزه الإکسترودر تُستخدم فی الحالات التی نتعامل فیها مع مواد خام أکثر حساسیه؛ حیث أن البراغی المتزامنه فی هذا الجهاز تساعد فی زیاده قوه الجهاز، بینما المواد التی تمر عبر الإکسترودر تتعرض لدرجات حراره عالیه لفتره زمنیه أقصر.

الإکسترودر ذو الماردون المزدوج المعکوس (Counter-rotating Twin-Screw Extruder)

مجموعه أخرى من أجهزه الإکسترودر تحتوی على براغی تدور فی اتجاهات معاکسه لبعضها البعض، وتُستخدم بشکل رئیسی لتکوین العجائن من المواد الخام بواسطه الضغط الناتج عن البراغی. یتم استخدام هذه الأنواع من الإکسترودر لتحسین الخلط وزیاده کفاءه المزج بین المواد.

الإکسترودر ذو الماردون الواحد (Single-Screw Extruder)

أجهزه الإکسترودر ذات الماردون الواحد تتکون من لولب دوار داخل أسطوانه، وتُستخدم لتشکیل وذوب المواد البولیمریه. بعد ذوبان البولیمرات، تمر المواد عبر قالب خاص لتأخذ الشکل المطلوب.

من أبرز مزایا أجهزه الإکسترودر ذات الماردون الواحد یمکن ذکر ما یلی:

• إمکانیه الإنتاج بکمیات کبیره مع خرج ثابت.

• إمکانیه ذوبان وخلط وإکستروجن المواد بکفاءه واستمرار باستخدام هذه الأجهزه.

• مناسبه للتطبیقات التی تتطلب منتجًا مستمرًا وموحدًا.

تستخدم أجهزه الإکسترودر ذات الماردون الواحد فی العدید من الصناعات، ومن أبرزها:

• إنتاج الحبیبات البلاستیکیه (إعاده التدویر والتصنیع المرکب).

• إنتاج الأفلام البلاستیکیه.

• إنتاج الألیاف والنسیج البلاستیکی.

• إنتاج المنتجات المقولبه مثل الألعاب، الأوعیه، وقطع السیارات.

• إنتاج الأنابیب والبروفیلات البلاستیکیه.

الإکسترودر ذو الماردون المزدوج (Twin-Screw Extruder)

هذه الفئه من أجهزه الإکسترودر تتکون من برغیین یقعان فی نفس الغرفه، وتُستخدم لتشکیل المواد البولیمریه. باستخدام هذه المعدات، یمکن خلط أنواع مختلفه من المواد وتشکیلها بالشکل المطلوب.

هذا النوع من الإکسترودر یتمتع بعدد من المزایا مقارنه بأنواع الإکسترودر ذات الماردون الواحد، ومن أهم هذه المزایا:

• خلط أفضل.

• سرعه إنتاج أعلى.

• استهلاک طاقه أقل.

تُستخدم أجهزه الإکسترودر ذات الماردون المزدوج فی الصناعات البولیمریه، الکیمیائیه، والغذائیه لخلط أنواع مختلفه من المواد الخام؛ ومن أبرز المنتجات التی یُستخدم فیها هذا النوع من الإکسترودر یمکن ذکر ما یلی:

• الصمغ.

• مواد السد والتسریب.

• الصابون والمنظفات.

• البلاستیک.

• المواد الکیمیائیه.

• المنتجات الغذائیه والشراب.

• العجائن السلیلوزیه.

الإکسترودر عالی السرعه (High Speed Extruder):

الإکسترودر عالی السرعه (High-Speed Extruder) هو نوع من الإکسترودر ذو الماردون الواحد (وأحیانًا ذو الماردون المزدوج) الذی یعمل بسرعه دوران ماردون أعلى بکثیر من الإکسترودر التقلیدی (حتى أکثر من ۸۰۰ دوره فی الدقیقه أو أکثر) لتوفیر معدل إنتاج مرتفع، وذوبان أسرع، وتقلیص وقت بقاء الماده فی عملیه الإکستروجن للبولیمرات.

الإکسترودر ذو الأقراص (Disk Extruders):

الإکسترودر ذو الأقراص هو نوع من أجهزه المعالجه البولیمریه غیر التقلیدیه التی تستخدم الأقراص الدواره بدلاً من الماردون (screw) لنقل وذوب وضغط البولیمر المنصهر. فی هذا الجهاز، یتم تحریک الماده بناءً على قوه السحب اللزج (viscous drag) أو فی بعض التصامیم، بناءً على استجابه الماده المنصهره المرنه (elastic melt behavior).

 

الإکسترودر ذو المکبس (Ram Extruder)

الإکسترودر ذو المکبس (Ram Extruder) هو جهاز یتم فیه عملیه الإکستروجن من خلال تطبیق قوه مباشره بواسطه مکبس خطی (Ram) بدلاً من استخدام ماردون دوار. فی هذا النظام، یتم وضع الماده الخام (مثل البولیمر البودری أو العجینی) داخل أسطوانه مسخنه، ویتم دفعها نحو القالب (Die) بواسطه الضغط المتناوب للمکبس.

تعد هذه العملیه غیر مستمره (Discontinuous / Batch)، وعادهً ما یتم استخدامها مع البولیمرات التی تکون حساسه تجاه القص (shear)، مثل PTFE (تفلون)، أو فی التطبیقات الدقیقه مثل صناعه الأدویه، وصناعه السیرامیک، والدراسات الرؤیه.

تطبیقات جهاز الإکسترودر

کما ذکرنا، جهاز الإکسترودر هو من بین أکثر المعدات استخدامًا فی العدید من الصناعات. فیما یلی سنتناول بعضًا من أهم تطبیقات هذا الجهاز:

تطبیق الإکسترودر فی صناعه إعاده التدویر

إعاده تدویر المنتجات البلاستیکیه هی واحده من أهم الصناعات التی یُستخدم فیها جهاز الإکسترودر. فی عملیه إعاده التدویر، یتم أولاً تقطیع المواد البلاستیکیه إلى قطع صغیره باستخدام طاحونه أو جهاز تمزیق (شریدر)، ثم تُدخل هذه القطع إلى جهاز الإکسترودر لإتمام عملیه إعاده التدویر.

تطبیق الإکسترودر فی صناعه البلاستیک

إحدى الاستخدامات الشائعه الأخرى لجهاز الإکسترودر فی الصناعات هی إنتاج مجموعه واسعه من المنتجات البلاستیکیه مثل الأنابیب البلاستیکیه والأفلام المصنوعه من PVC وPP.

الصناعات الأخرى

بالإضافه إلى صناعات البلاستیک وإعاده التدویر، یُستخدم جهاز الإکسترودر أیضًا فی العدید من المجالات الأخرى، ومن أبرزها:

• فی الصناعات الغذائیه لإنتاج منتجات مثل البفک، السناکات، المعکرونه، وفول الصویا.

• إنتاج المواد اللاصقه (الغراء).

• تصنیع أعلاف الحیوانات والدواجن.

• استخراج الزیوت من البذور الزیتیه.

المکونات الأساسیه لجهاز الإکسترودر

یتکوّن کل جهاز إکسترودر من عده مکوّنات مختلفه، وسنستعرض فیما یلی أهم الأجزاء الأساسیه لهذا الجهاز:

منطقه التغذیه (Feeding Zone)

تم تصمیم هذا الجزء من جهاز الإکسترودر بحیث یمتلک عمقًا مناسبًا لاستقبال المواد الخام المطلوبه. کما یتم فی هذه المنطقه نقل قدر من الحراره الأولیه إلى المواد، وذلک بحسب نوع الماده المُدخله إلى الجهاز.

منطقه الضغط والانضغاط (Compression Zone)

فی هذا الجزء من جهاز الإکسترودر، یقلّ عمق الماردون تدریجیًا، مما یؤدی إلى انضغاط وتکثیف المواد الخام. هذا الانضغاط یساعد على إخراج الهواء من بین جزیئات المواد وتحسین نقل الحراره داخلها.

منطقه القیاس والمعایره (Metering Zone)

فی هذه المرحله من الجهاز، یکون عمق الماردون ثابتًا وأقلّ من عمقه فی منطقه التغذیه، وتکون المواد المنصهره فی حاله تدفق منتظم بدرجه حراره وضغط ثابتین. وبسبب ثبات العمق والأبعاد فی هذه المنطقه، یمکن قیاس ومراقبه کمیه المواد بسهوله أثناء عملیه الإنتاج.

المرشّح (Screen Pack / Filter)

فی أجهزه الإکسترودر، یتم استخدام المرشّحات بعد الماردون وقبل القالب (الحدیده). تتکوّن هذه الشاشات المعدنیه من ثقوب متفاوته الأحجام بحسب نوع المنتج المطلوب، وتعمل على تنقیه المواد المنصهره من أی شوائب.
إضافهً إلى ذلک، تُستخدم فی هذه المنطقه صفائح مکسّره للسرعه (Breaker Plates) لحمایه المرشّحات من التلف.
وفی معظم أجهزه الإکسترودر، یوجد نظام لتبدیل المرشّحات أثناء التشغیل دون الحاجه إلى إیقاف خط الإنتاج.

القُمع (Hopper)

یُعتبر القمع من المکونات الأساسیه فی معظم أجهزه الإکسترودر. وبفضل قوه الجاذبیه، تدخل الجزیئات البولیمریه من خلال القمع إلى داخل النظام.
تکون هذه القُموع عادهً بشکل هرمی أو مخروطی مثل القُموع المستخدمه فی التطبیقات الصناعیه الأخرى، وغالبًا ما یتم تثبیتها فی الجهاز بواسطه البراغی والصوامیل، مما یسهّل استبدالها أو صیانتها عند الحاجه.

السخان (Heater)

السخان هو أحد الأجزاء الأساسیه فی جهاز الإکسترودر، ویتم ترکیبه حول أسطوانه الجهاز. تتمثل وظیفته فی نقل الحراره إلى النظام، ومن خلال الحراره الناتجه عن هذا الجزء تذوب المواد داخل الأسطوانه لتُصبح جاهزه لعملیات التشکیل اللاحقه.

رأس القالب أو مخرج المواد (Die Head)

یُعدّ رأس القالب (Die) آخر جزء فی جمیع أجهزه الإکسترودر، وهو المسؤول عن تشکیل المواد المنصهره.
فی أجهزه إنتاج الحُبیبات (الگرانول)، تمرّ الماده المنصهره عبر هذا المخرج لتتحول إلى خیوط رفیعه، ثم تُقطّع بطرق مختلفه لتصبح حبیبات بلاستیکیه (Granules).
یختلف ترتیب وعدد الفتحات (الثقوب) فی القالب حسب نوع الماده، وسعه الإنتاج، ونظام القطع المستخدم.

اللولب (الماردون) والأسطوانه (Screw & Barrel)

یُعدّ الماردون والأسطوانه من أهم مکونات جهاز الإکسترودر.

• الماردون هو قطعه معدنیه لولبیه الشکل، تُعدّ القلب الأساسی للجهاز، وتُستخدم لتحویل المواد الخام إلى ماده عجینیه أو منصهره.
  من خلال دوران الماردون، تُسحب المواد الداخله من القُمع وتُدفع تدریجیًا نحو منطقه التسخین والمعالجه.

• تُصمَّم المارادین غالبًا بحیث یمکن تعدیل سرعتها بما یتناسب مع نوع الماده الخام، وظروف خط الإنتاج، ونوعیه المنتج النهائی.
  یتراوح طول الماردون بین ۲ إلى ۶ أمتار، ویتغیّر حسب معدل الإنتاج ونوع البولیمر المستخدم.
  أهم خاصیه هندسیه للماردون هی نسبه الطول إلى القطر (L/D ratio)، فی حین یتراوح قطره عاده بین ۱۱۰ و165 ملیمترًا.

أما الأسطوانه (Barrel) فهی الغلاف المعدنی الذی یحتوی الماردون داخله، وتُعدّ مسؤوله عن نقل الحراره والتحکم فی درجه حراره المواد أثناء مرورها داخل الجهاز.
تمتد الأسطوانه بطول الماردون، ویمکن أن تکون مزوده بفتحه تفریغ الهواء (Venting Port) أو بدونها، حسب نوع البولیمر المستخدم وطبیعه العملیه الإنتاجیه.

التعریف بالوحدات المختلفه لجهاز الإکسترودر

یتکوّن جهاز الإکسترودر أحادی الماردون من خمسه أقسام رئیسیه، وهی:

1. نظام القیاده (المحرّک / الدینامو)

2. نظام التغذیه (Feeder)

3. الأسطوانه (Barrel)

4. رأس التبدیل أو وحده الفلتره (Screen Changer)

5. نظام الکهرباء والإلکترونیات والتحکم (ویتضمّن وحدات PLC وPID).

وبشکلٍ عام، یمکن توضیح مکوّنات جهاز الإکسترودر على النحو التالی:

نظام التغذیه (Feeder)

تُعدّ وحده التغذیه مسؤوله عن توفیر تدفق مستقر ومناسب للمواد الخام إلى جهاز الإکسترودر. تتکوّن هذه الوحده من ماردون تغذیه یشبه فی تصمیمه الماردون الرئیسی لجهاز الإکسترودر، ولکن مع اختلاف أساسی، إذ لا یحتوی على منطقه ضغط أو صهر، ویقتصر دوره على نقل المواد فقط إلى داخل النظام.

الهیکل والغطاء (Chassis & Cover)

یتم تصمیم وتصنیع الهیکل والغطاء وفقًا لنظام التشغیل ووزن الجهاز.

• فی الأجهزه متوسطه الوزن یُستخدم الحدید المُشکّل (البروفایل).

• أما للأوزان الثقیله فیُستخدم الحدید المصفح أو العوارض الحدیدیه (I-beam).
  أما الأغطیه، فتصنع من صفائح معدنیه بسمک ۲ ملم، وتُجهّز بمراوح تبرید لضمان تبرید عناصر التسخین (الهیترات) أثناء التشغیل.

المحرّک وعلبه السرعه (Motor & Gearbox)

یتم توفیر الطاقه الحرکیه للجهاز بواسطه محرک کهربائی (دینام).
حسب نوع وقدره الإنتاج، قد یتم توصیل المحرک مباشرهً إلى علبه السرعه (Gearbox) أو عبر نظام سیر (Belt Drive).
یُوصل الجیربوکس مباشرهً إلى الماردون الرئیسی.
ویُختار نوع الجیربوکس والمحرک حسب القدره المطلوبه والطاقه الإنتاجیه.

الفلنجات (Flanges)

تُستخدم الفلنجات لربط الأجزاء المختلفه من الأسطوانه، وکذلک لربط الأسطوانه بالقُمع (Hopper) والأسطوانه بالجیربوکس.

---

الفلتر الهیدرولیکی (Screen Changer)

یُستخدم هذا الجزء لإزاله الشوائب غیر المرغوبه مثل الملصقات من تدفق البولیمر المنصهر.
یعمل الفِلتر الهیدرولیکی بواسطه نظام جَکّ هیدرولیکی، مما یجعل عملیه استبداله أسهل بکثیر مقارنه بالمرشّحات الیدویه.
ویُحدد حجم هذه الوحده حسب سعه الإنتاج المطلوبه.

نظام القطع (Cutter System)

بعد خروج المواد من الجهاز، یتم قطع الخیوط البلاستیکیه المنصهره بواسطه آله القطع (Cutter) وتحویلها إلى حبیبات (Granules).
تتوفر عده أنظمه للقطع مثل:

• القطع الخیطی (Strand Cutting)

• القطع الحلقی المائی (Water Ring)

• القطع الهوائی (Air Cutting)

• القطع تحت الماء (Underwater Cutting)
  ویتم اختیار النظام المناسب بناءً على نوع الماده وطبیعه المنتج النهائی.

لوحه الکهرباء (Control Panel)

تحتوی لوحه الکهرباء على مجموعه من الأجهزه والمکونات الکهربائیه المسؤوله عن تغذیه النظام بالطاقه والتحکم فی عملیاته. ومن أبرز مکوناتها:

🔹 العناصر الحراریه (Heaters) والمراوح (Fans)

تُستخدم السخانات (الهیترات) لتسخین البولیمر داخل الجهاز، وتُرکّب عادهً على شکل صفوف متعدده حول الأسطوانه.
غالبًا تکون سیرامیکیه لقدرتها العالیه على تولید حراره مرکّزه.

🔹 مقیاس التیار (Ammeter)

تُستخدم الأمبیرمترات الرقمیه لمراقبه کمیه التیار الکهربائی المستهلک فی المکونات عالیه الاستهلاک مثل المحرّکات والهیترات.

🔹 مجسّات الحراره (Thermocouples)

تتحکم فی درجه حراره النظام وتُعد من أهم عناصر التحکم فی الإکسترودر.

🔹 الإنفرتر (Inverter)

مسؤول عن التحکم فی سرعه دوران المحرک، حیث تؤثر سرعه الدوران مباشرهً على جوده الإنتاج واستقراره.
کما یوفّر الإنفرتر وظائف الحمایه وقیاس المتغیرات الکهربائیه للنظام.

🔹 وحده مراقبه الطور (Phase Controller)

تحمی النظام الثلاثی الأطوار من فقدان أحد الأطوار الکهربائیه.

🔹 جهاز مراقبه الحمل (Load Controller)

یُستخدم لحمایه العناصر الکهربائیه عالیه التیار من التحمیل الزائد.

🔹 الأزرار والمقابض (Buttons & Knobs)

تُستخدم للتحکم فی الدوائر الکهربائیه، حیث تقوم الأزرار بعملیه التشغیل والإیقاف، بینما تتحکم المقابض فی سرعه المحرک.
فی الأنظمه الحدیثه المزوده بـ PLC، تُستبدل معظم هذه الأزرار بواجهه شاشه لمس (HMI).

🔹 نظام التحکم PLC

حسب طلب العمیل، یمکن أن یکون نظام التحکم تماثلیًا (Analog) أو مؤتمتًا (PLC).
یقوم الـ PLC بتنفیذ المنطق البرمجی للتحکم فی الجهاز، بناءً على مدخلات مثل درجه الحراره وسرعه الدوران.
تستخدم شرکه ماشین‌سازی متین عادهً وحدات PLC من نوع Fatek أو Delta.

🔹 واجهه التشغیل HMI

تعمل کواجهه تفاعلیه بین المشغّل والجهاز، حیث یمکن من خلالها عرض جمیع الإعدادات والتحکم بها بسهوله.
تستخدم ماکینات متین شاشات HMI من علامه Fatek حالیًا.

 

طریقه عمل جهاز الإکسترودر وطریقه التشغیل الخاصه به

بشکل عام، تتم عملیه تشغیل أجهزه الإکسترودر وفقًا للخطوات التالیه:

1. تغذیه المواد الخام: فی البدایه، یجب إدخال المواد الخام على شکل رقائق (Flakes)، حبیبات (Granules)، کندر، أو مسحوق إلى وحده تغذیه جهاز الإکسترودر.

2. المعالجه المسبقه (Pre-processing): فی هذه المرحله، یتم تنفیذ عملیات مثل نقل المواد وإعدادها مسبقًا قبل عملیه الذوبان.

3. ذوبان وتشکیل المواد (Melting & Shaping): فی هذه المرحله، یتم ذوبان المواد الخام ثم نقلها إلى مخرج المواد (Die).

4. التشکیل النهائی (Final Shaping): فی المرحله الأخیره، یتم تبرید المواد المشکله بواسطه الإکسترودر لتصل إلى شکلها النهائی.

شرح أداء جهاز الإکسترودر وکل وحده منه مع المواصفات الفنیه

المکابس الأحادیه اللولب تعرف عادهً بالمکابس الغازیه، المکابس البسیطه ذات الثلاث مناطق، والمکابس ذات المرحلتین. عند إدخال المواد الأولیه إلى الجهاز، تتعرض هذه المواد للضغط والحراره والإجهادات المیکانیکیه والحراریه الناتجه عن ذلک، حیث یتم حساب مقدار هذه المعاییر بدقه. وجود هذه العوامل یمکن أن یؤدی إلى تفاعل بولیمری ینتج غازًا، أو قد یکون الغاز الموجود فی المنتج البولیمری قد دخل من مصدر خارجی.

فی صناعه الأسطوانه، ولزیاده عمرها التشغیلی ومقاومتها للتآکل، یُستخدم عملیه الطلاء الکهربائی بالحث. فی هذه العملیه، یتم إدخال ملف مغناطیسی داخل سطح الأسطوانه لتقسیه السطح الداخلی، ومع حرکه هذا الملف یتم تطبیق تأثیر تحریضی على معدن الأسطوانه مما یؤدی إلى زیاده الحراره موضعیًا، وفی النهایه إلى إجراء عملیه التقسیه.

هذه العملیه لا تقتصر على الأسطوانه فقط، بل تُطبق أیضًا على اللولب، مما یجعل اللولب أکثر صلابه. یتم وضع اللولب داخل الأسطوانه وفقًا لهندسه محدده.

تصمم هذه الهندسه بناءً على خصائص أنواع البولیمرات، وغالبًا تکون هذه الخصائص فریده من نوعها. تعتبر اللولبات فی أجهزه المکابس قلب العملیه وجزءًا أساسیًا من صناعه البولیمرات، لذا فإن الفهم الصحیح لسلوک البولیمر فی کل مرحله وتصمیم هندسه اللولب لتتناسب مع هذه الظروف هو الشرط الأساسی لتصمیم لولب مکبس صحیح ومتکامل.

بسبب التعقید المیکانیکی والکیمیائی لسلوک أنواع البولیمرات، یمکن محاکاه ظروف عمل البولیمر فقط باستخدام البیانات العلمیه والمخبریه، ومن ثم یمکن استخدام هذه المعلومات لتصمیم لولب المکبس، وأخیرًا من خلال محاکاه حرکه اللولب یمکن التأکد من صحه التصمیم والتغییرات المنفذه.

مرحله إنتاج الحبیبات (Granulation / Water-ring)

تلعب هذه المرحله دورًا أساسیًا فی جوده المنتج النهائی. حیث تؤثر معاییر مثل حجم الحبیبات، نقاوه المواد، تقطیع المواد، ترکیب ومزج المواد بشکل مباشر على سعر وجوده الحبیبات المنتجه.

تدخل المواد إلى أسطوانه المکبس، وبفضل الشکل الهندسی للولب، تتعرض لعملیات مثل: الضغط، التوحید، الذوبان، والمزج، وبعد مرورها عبر أجزاء اللولب المتتابعه تتوجه إلى الرأس. تقوم عملیه الترشیح بمنع دخول الجزیئات والشوائب فی المواد. وظیفه أخرى مهمه لنظام الترشیح هی المساعده فی استقرار تقلبات الضغط داخل النظام، مما یضمن خروج مصهور البولیمر بشکل متساوٍ وبدون تذبذب.

بعد ذلک، تأتی مرحله تقطیع المواد الناتجه باستخدام طرق مختلفه مثل تقطیع Water-ring، تحت الماء، أو التقطیع الطاحنی. بعد عبور المواد عبر نظام الترشیح وتنقیتها، تخرج من مخرج المواد وتقطع بأبعاد مناسبه بواسطه نظام Water-ring، وبعد التقطیع تُزال الرطوبه من المواد باستخدام الطرد المرکزی (Centrifugal) والجاف (Drier).

بهذا تنتهی مرحله إنتاج الحبیبات، وتصبح المواد جاهزه للتغلیف والبیع. من المزایا الرئیسیه للمکابس المصنعه هو الأضرار القلیله جدًا على بنیه البولیمر وحتى تحسین جوده البولیمرات المستخرجه من المواد المعاد تدویرها. تُصنع المکابس الأحادیه اللولب بجوده تنافس المنتجات الأجنبیه.

هذه الأجهزه مناسبه لإنتاج مواد PP، PE، PVC، وغیرها من المواد البولیمریه. ومن أبرز مزایاها: حبیبات منتظمه وعالیه الجوده، مزج کامل بدون تغییر لون المواد، استهلاک طاقه منخفض، إنتاجیه عالیه، تآکل منخفض، والقدره على إنتاج منتجات بمستوى جوده تصدیریه.

طرق التشکیل باستخدام الإکسترودر

البثق (Extrusion) هو عملیه یتم فیها دفع المواد (عادهً البلاستیک أو المعادن) تحت الضغط عبر قالب (Die) للحصول على شکل محدد. تُستخدم هذه العملیه لإنتاج أشکال متنوعه بدقه عالیه. فیما یلی بعض الطرق الشائعه للبثق:

إنتاج الأنابیب والبروفیلات (Profile & Pipe Production)
تُستخدم هذه الطریقه لإنتاج أنابیب وبروفیلات مختلفه. یتم ضغط المواد البلاستیکیه أو المعدنیه الساخنه واللینه بواسطه الإکسترودر داخل قوالب ذات فتحات متنوعه للحصول على الشکل المطلوب. على سبیل المثال، فی إنتاج البروفیلات المعقده مثل بروفیلات النوافذ أو الأبواب، تکون الدقه العالیه ضروریه.

إنتاج الأغشیه الرقیقه بطریقه النفخ (Film Blowing)
فی هذه الطریقه، یُنفخ البلاستیک المصهور على شکل فقاعه کبیره، والتی تتحول بعد التبرید إلى أغشیه رقیقه. تُستخدم هذه الأغشیه لتغلیف المواد الغذائیه ولأغراض أخرى. المیزه الأساسیه لهذه الطریقه هی القدره على إنتاج أغشیه رقیقه جدًا ومتینه.

التشکیل بالنفخ (Blow Molding)
تُستخدم هذه الطریقه لإنتاج المنتجات المجوفه مثل الزجاجات. تُشکل المواد المُبثَّقه على شکل أنبوب لین وتُوضع داخل قالب، ثم یُدفع الهواء داخل الأنبوب لیأخذ شکل القالب. تنتج من خلال هذه الطریقه زجاجات بلاستیکیه بأحجام وتصامیم مختلفه.

ما هی الطریقه الأنسب لتبرید جهاز الإکسترودر؟

کما ذُکر، تُستخدم أجهزه الإکسترودر فی صناعات مختلفه مثل إنتاج المنتجات البلاستیکیه، المطاطیه، وإنتاج المواد الغذائیه. أثناء تشغیل هذه الأجهزه، غالبًا ما تتحول المواد الأولیه إلى الحاله المصهوره لتکون جاهزه للإنتاج بأشکال متنوعه. إذا لم یتم التحکم فی الحراره الناتجه عن حاله الذوبان، فقد یؤدی ذلک إلى تشوهات غیر مرغوبه فی المنتجات أو إلى تلف بعض مکونات جهاز الإکسترودر. وبناءً على ذلک، من الضروری وجود آلیه فعّاله للتحکم بالحراره الزائده الناتجه عن عملیه الإنتاج فی أجهزه الإکسترودر.

لهذا الغرض، تم تصمیم أبراج التبرید، والتی تلعب دورًا مهمًا فی التحکم بالحراره الزائده المنتجه، ویمکن اعتبار استخدام هذه المعدات أفضل طریقه لتبرید جهاز الإکسترودر.

عادهً، یتمثل عمل أبراج التبرید فی تبادل الحراره بین المواد الساخنه واللفات المبرده، حیث یمر الماء القادم من برج التبرید حول المنتج بشکل غیر مباشر، لیقوم بامتصاص الحراره الزائده وتثبیت درجه حراره الإکسترودر. بالإضافه إلى تبرید الإکسترودر بهذه الطریقه، یتحول المنتج أیضًا من الحاله المصهوره إلى الحاله الصلبه ویأخذ شکله النهائی.

من أهم مزایا استخدام أبراج التبرید فی أجهزه الإکسترودر:

• التبرید المتساوی للمنتجات یضمن تصلب المواد المُبثقه بشکل متساوٍ، مما یؤدی إلى إنتاج منتجات عالیه الجوده.

• التحکم فی درجه الحراره وتقلیل الحراره الزائده یقلل من الأعطال والتآکل، ویزید من عمر الإکسترودر.

• استخدام هذه الأبراج یوفر استهلاک الطاقه.

• نظرًا لاستخدام الماء فی تبرید الجهاز، تعد طریقه صدیقه للبیئه.

• إزاله الحراره الزائده من عملیه الإنتاج تمنع التوقفات غیر الضروریه للجهاز، وتساهم فی تقلیل تکالیف الصیانه وإصلاح الأعطال.

 

شرح التعقیدات والتحدیات التی یراها فریق خبراء الشرکه فی عملیه تصمیم وبناء جهاز الإکسترودر:

عادهً ما تُصمَّم الأسطوانات (Cylinders) کقطعه واحده أو قطعتین، وأحیانًا بسبب طول اللولب الکبیر، یتم تصمیمها کقطع ثلاثیه یتم توصیلها ببعضها باستخدام الفلنشات (Flanges). أهم جزء فی تصمیم وبناء جهاز الإکسترودر هو خلق تناغم بین المکونات، خصوصًا بین مکونات الأسطوانه واللولب؛ حیث یلعب التدرج (Pitch)، العمق، وسُمک الخیوط (Threads) دورًا حاسمًا.

نسبه القطر إلى طول اللولب (L/D) لها أهمیه کبیره أیضًا. تصمیم الشکل الهندسی والمعاییر البُعدیه للمزیجات (Mixers) والأجزاء المعیقه (Obstructive Parts) للسوائل عملیه علمیه جدًا وتتطلب حسابات حاسوبیه ومحاکیات رقمیه. لهذا الغرض، یُستخدم برنامج Ansys Polyflow، وهو مصمم خصیصًا لمحاکاه سلوک المواد البولیمریه الریولوجیه (Rheoplastic) بواسطه Ansys.

لتصمیم ورسم خرائط اللولب، تم استخدام برنامج SOLIDWORKS. المعادلات الحاکمه لتصمیم اللولب معقده للغایه، حیث یکون السائل داخل لولب أجهزه الإکسترودر من نوع نیوتونی غیر متساوی الحراره (Non-Isothermal Newtonian). إذا کان التعامل مع سوائل ترموإیلاستیک (Thermoelastic)، یجب أخذ خصائص اللزوجه المرنه للسائل (Viscoelasticity) فی الاعتبار. نموذج محاکاه سلوک السائل البولیمری المستخدم هو Power Law Model. المعادلات الحاکمه لتدفق الانصهار (Melt Profile)، نقل الجسیمات، وغیرها معقده جدًا، وللفهم والحل تم الاستعانه بمراجع حدیثه عالمیه مثل المقالات العلمیه المنشوره وکتب مرجعیه مثل کتاب Rauwendaal.

کما یتم تصمیم وتحدید موقع خروج الغازات من الأسطوانه للتأکد من إزاله الغازات الناتجه عن الطهی ومنع انتفاخ المواد. لإیجاد الشکل والموقع المناسب لإنشاء منفذ الغاز، یلزم معرفه تفاعلات المواد الکیمیائیه وخصائص الخلط فی عملیه إنتاج الغاز. بالإضافه إلى ذلک، یجب حساب کمیه المواد القابله للتبخر، مثل الماء، التی تدخل مع البولیمر إلى جهاز الإکسترودر.

الحصول على استشاره

تسعى شرکه متین لصناعه الماکینات لتقدیم الاستشارات والخدمات المثلى فی مجال توسیع الصناعات، لدعم الحرفیین والمنتجین فی البلاد ولو بشکل بسیط. یمکنکم التواصل معنا للاستفاده من الاستشاره، لضمان اتخاذ قرار أکثر أمانًا ووعیًا، دون التعرض لأی مشاکل فی المستقبل.

یتم متابعه نظام الدعم الافتراضی یومیًا. کما نضمن الرد على رسائل البرید الإلکترونی خلال مده لا تتجاوز ۱۲ ساعه.

أرقام الاتصال: 09194507334 – 02191090598
البرید الإلکترونی: info@matinmachinery.com
العنوان: طهران – ساوه، المنطقه الصناعیه زاویه

شرکه متین لصناعه الماکینات