دستگاه اکسترودر چیست؟ معرفی انواع و کاربردهای آن

دستگاه اکسترودر و انواع ماشین آلات آن در صنعت بازیافت پلاستیک کاربرد ویژه ای دارد. امروزه اکسترودر ها را می توان یکی از ماشین آلات قوی و موفق در صنعت بازیافت پلاستیک به روش اکستروژن به حساب آورد. اکسترودر به سادگی دستگاهی است که برای تکمیل فرآیند اکستروژن استفاده می شود. با استفاده از یک سیستم سیلندر و ماردون، دستگاه محصول را گرم کرده و آن را از طریق قالب شکل میدهد تا محصول مطلوبی ایجاد کند.

امروزه در بازار، انواع دستگاه اکسترودر پلاستیک با کارایی های مختلف موجود است اما برای اینکه شرکت شما براساس نوع و میزان مواد تولیدی بهترین انتخاب خود را داشته باشد قطعا نیاز به راهنمایی خواهد داشت بنا به این منظور در این مطلب قصد داریم تا پس از معرفی این دستگاه به بررسی بیشتر انواع اکسترودر، اجزای سازنده و انواع کاربردهای آن بپردازیم.

دستگاه اکسترودر چیست؟

دستگاه اکسترودر(Extruder) که نام اکستروژن پلاستیک نیز شناخته می شود، دستگاهی صنعتی است که برای تولید محصولات پلیمری، با استفاده از ذوب و تغییر شکل مواد اولیه به کار گرفته می شود. نحوه عملکرد دستگاه اکسترودر بدین صورت است که با ترکیب انرژی حرکتی و حرارتی مواد (گرانول) ، (پرک) ، (کندر) ، (پودر) و… را به داخل دستگاه می فرستد و پس از ترکیب آنها با مواد افزودنی دیگر، ابتدا محصول خمیر مانند تولید شده و پس از آن با فرایند هایی به محصول نهایی تبدیل می کند. در ادامه این مطلب چگونگی این فرایند را به طور کامل مورد بررسی قرار خواهیم داد.

انواع دستگاه اکسترودر

دستگاه های اکسترودر در انواع مختلفی تولید و با توجه به نیاز صنایع مورد استفاده قرار می گیرند؛ در ادامه انواع دستگاه های اکسترودر را مورد بررسی قرار می دهیم:

اکسترودر دو ماردون هم جهت (Co-rotating Twin-Screw)

این گروه از اکسترودر ها در مواردی به کار می روند که با مواد اولیه حساس تری سر و کار داریم؛ ماردون های هم جهت در این دستگاه باعث افزایش قدرت دستگاه می شود، ضمن آنکه مواد عبوری از اکسترودر زمان کمتری تحت تاثیر دماهای بالا قرار می گیرند.

اکسترودر دو ماردون خلاف جهت (Counter-rotating Twin-Screw Extruder)

گروهی دیگر از اکسترودر ها دارای ماردون هایی هستند که خلاف جهت همدیگر می چرخند و بیشتر برای خمیری شدن مواد اولیه با فشار ایجاد شده توسط ماردون ها به کار برده می شوند. برای اختلاط بیشتر و بهتر مواد از این اکسترودر ها استفاده میشود.

اکسترودر تک ماردون

اکسترودر های تک ماردون از یک مارپیچ چرخان درون سیلندر تشکیل می شوند و به منظور شکل دهی و ذوب مواد پلیمری مورد استفاده قرار می گیرند. پس از ذوب پلیمر ها با عبور از قالبی مخصوص به شکل مورد نظر در می آیند.

از جمله مهمترین مزایای اکسترودرهای تک ماردون می توان موارد زیر را نام برد:

• امکان تولید با حجم بالا با خروجی ثابت
• ذوب، اختلاط و اکستروژن کارآمد و مداوم مواد با این اکسترودر ها امکان پذیر است.
• برای کاربردهایی که نیاز به محصول پیوسته و یکنواخت دارند مناسب می باشند.

اکسترودر های تک ماردون در صنایع مختلفی کاربرد دارند که از جمله مهمترین آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• تولید گرانول های پلاستیکی (بازیافت و کامپاند)
• تولید فیلم‌ پلاستیکی
• تولید الیاف و پارچه‌ پلاستیکی
• تولید محصولات قالب ‌گیری شده مانند اسباب ‌بازی‌، ظروف و قطعات خودرو
• تولید لوله‌ و پروفیل های‌ پلاستیکی

اکسترودر دو ماردون

این دسته از اکسترودرها از دو ماردون که در یک محفظه قرار گرفته اند، تشکیل می شود و برای شکل دهی به مواد پلیمری به کار می روند. با استفاده از این تجهیزات می توان انواع مواد را مخلوط کرده و به شکل مورد نظر در آورد.

این نوع اکسترودر نسبت به انواع تک ماردون دارای مزایای متعددی است که برخی از مهمترین آنها عبارتند از:

• مخلوط ‌سازی بهتر
• سرعت تولید بالاتر
• مصرف انرژی کمتر

اکسترودرهای دو ماردون در صنایع پلیمری، شیمیایی و غذایی به منظور مخلوط کردن انواع مواد اولیه به کار می روند؛ از جمله مهمترین محصولاتی که در فرایند تولید آنها از اکسترودرهای دو ماردون استفاده می شود می توان موارد زیر را نام برد:

• چسب ‌ها
• درزگیرها
• صابون‌ ها و مواد شوینده
• پلاستیک ‌ها
• مواد شیمیایی
• محصولات غذایی و خوراکی
• خمیرهای سلولزی

 

اکسترودر سرعت بالا (high speed extruder)

اکسترودر سرعت بالا (High-Speed Extruder) نوعی اکسترودر تک‌ماردونه (و گاهی دو ماردونه) است که با سرعت چرخش ماردون بسیار بالاتر از ماردون اکسترودرهای معمولی (تا بیش از 800 rpm یا بیشتر) کار می‌کند تا نرخ تولید بالا، ذوب سریع‌تر و کاهش زمان ماند در اکستروژن پلیمرها را فراهم آورد.

اکسترودر دیسکی (Disk Extruders)

اکسترودر دیسکی نوعی دستگاه فرآیند پلیمری غیرمرسوم است که به‌جای استفاده از ماردون (screw)، از دیسک‌های چرخان برای انتقال، ذوب و فشرده‌سازی مذاب پلیمر استفاده می‌کند. در این دستگاه، حرکت ماده بر پایه نیروی کشش ویسکوز (viscous drag) یا در برخی طراحی‌ها، بر اساس پاسخ الاستیک مذاب (elastic melt behavior) صورت می‌گیرد.

 

اکسترودر پیستونی (Ram Extruder)

Ram Extruder دستگاهی است که در آن فرایند اکستروژن از طریق اعمال نیروی مستقیم توسط یک پیستون خطی (Ram) انجام می‌شود، نه توسط یک ماردون چرخشی. در این سیستم، ماده اولیه (پلیمر پودری یا خمیری) درون سیلندر گرم‌شده قرار گرفته و توسط فشار رفت‌وبرگشتی پیستون، به سمت قالب (Die) رانده می‌شود.

این فرایند ناپیوسته (Discontinuous / Batch) است و معمولاً برای پلیمرهایی که نسبت به برش (shear) حساس هستند، مانند PTFE (تفلون)، یا در کاربردهای دقیق مانند داروسازی، صنایع سرامیک و مطالعات رئولوژیکی استفاده می‌شود.

 

کاربرد دستگاه اکسترودر

همان گونه که گفته شد، دستگاه اکسترودر از جمله کاربردی ترین تجهیزاتی است که در صنایع مختلف به کار می رود. در ادامه به معرفی برخی از مهمترین کاربردهای این دستگاه خواهیم پرداخت:

کاربرد اکسترودر در صنعت بازیافت

بازیافت محصولات پلاستیکی یکی از مهمترین صنایعی است که در آن از دستگاه اکسترودر استفاده می شود. برای انجام فرایند بازیافت ابتدا مواد پلاستیکی به کمک اسیاب یا شریدر به ابعاد کوچک تقسیم می شوند و این قطعات برای انجام فرایند بازیافت وارد دستگاه اکسترودر می شوند.

کاربرد اکسترودر در صنعت پلاستیک

یکی دیگر از استفاده های رایج دستگاه اکسترودر در صنایع، تولید محصولات متنوع پلاستیکی از قبیل لوله های پلاستیکی و فیلم های پی وی سی و همچنین PP می باشد.

سایر صنایع

علاوه بر صنایع پلاستیک و بازیافت در موارد متعدد دیگری نیز استفاده از دستگاه اکسترودر کاربرد دارند که به عنوان نمونه می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• در صنایع غذایی برای تولید محصولاتی مانند پفک، اسنک، ماکارونی و سویا
• تولید چسب
• تولید خوراک دام و طیور
• روغن گیری از دانه های روغنی

 

قیمت دستگاه اکسترودر

چنانچه قصد خرید دستگاه اکسترودر را داشته باشید با تنوع قیمتی بالایی معمولا بین 2.5 میلیارد تا 5 میلیارد تومان مواجه خواهید شد. این اختلاف قیمت به عوامل مختلفی از قبیل معمولاً به عواملی مانند ظرفیت تولید دستگاه، نوع تجهیزات جانبی مورد استفاده و ویژگی‌های سفارشی مورد نظر مشتری بستگی دارد. برای دستیابی به انتخابی به‌صرفه و مطمئن، دریافت مشاوره فنی تخصصی پیش از خرید بسیار ضروری است. رو  بهتر است پیش از اقدام به خرید اکسترودر با کارشناسان ما در این صنعت مشورت نمایید تا شما را در مسیر راه‌اندازی یا ارتقاء خطوط تولید همراهی کنند.

 

اجزای تشکیل دهنده اکسترودر

هر دستگاه اکسترودر از اجزای مختلفی تشکیل می شود که در ادامه به بررسی برخی از اصلی ترین اجزای اکسترودر می پردازیم:

ناحیه تغذیه

این بخش از اکسترودر به گونه ای طراحی می شود که عمق مناسبی برای دریافت مواد اولیه لازم را داشته باشد. همچنین متناسب با نوع مواد ورودی به اکسترودر، گرمای اولیه ای نیز به مواد در این بخش منتقل می شود.

ناحیه تراکم و فشردگی

در این بخش از دستگاه اکسترودر عمق ماردون به تدریج کمتر شده و مواد اولیه نیز متراکم و فشرده تر می شوند. این فشردگی باعث خروج هوا از بین مواد اولیه و همچنین انتقال بهتر گرما خواهد شد.

ناحیه اندازه گیری و سنجش

در این قسمت از دستگاه اکسترودر، عمق ماردون ثابت و کمتر از ناحیه تغذیه است و مواد مذاب به صورت یکنواخت و با حرارت و فشار ثابت در جریان است. به دلیل عمق و ابعاد ثابت این بخش، اندازه گیری و سنجش مواد در پروسه تولید نیز به راحتی امکان پذیر می باشد.

صافی

در دستگاه های اکسترودر پس از ماردون و قبل از حدیده از صافی استفاده می شود. این صفحات غربال کننده متناسب با نوع محصولات تولیدی دارای منفاذی با ابعاد مختلف هستند. این صافی ها می توانند هرگونه ناخالصی موجود در مواد مذاب را جداسازی کنند.  علاوه بر صافی ها در این بخش از صفحات سرعت شکن نیز برای جلوگیری از آسیب دیدن صافی ها استفاده می شود. در اغلب دستگاه های اکسترودر مکانیسمی برای تعویض صافی ها در حین کار طراحی شده است تا در زمان تعویض آنها نیازی به توقف خط تولید نباشد.

قیف

یکی دیگر از اجزایی که در اغلب دستگاه های اکسترودر به کار می رود، قیف است. به دلیل نیروی گرانش، ذرات پلیمری از طریق قیف به داخل سیستم اکسترودر وارد می شوند. این قیف ها در بیشتر موارد به شکل قیف های معمولی هستند که در سایر مصارف نیز دیده می شوند. اغلب قیف های اکسترودر به وسیله پیچ و مهره به دستگاه مورد نظر متصل می شوند و چنانچه به دلایل مختلف نیاز به تعویض آنها داشته باشیم، این کار به راحتی امکان پذیر خواهد بود.

 

 

هیتر

هیتر بخشی از دستگاه اکسترودر است که در اطراف سیلندر دستگاه نصب می شود و وظیفه انتقال حرارت به سیستم را بر عهده دارد و در اثر گرمای تولیدی این بخش است که مواد موجود در  سیلندر ذوب شده و برای مراحل بعدی فرم گیری آماده می شوند.

خروجی مواد (Die Head)

در تمامی اکسترودر ها آخرین قسمت، بخش خروجی مواد یا همان Die است. مواد مذاب در اکسترودر های گرانول سازی، پس از عبور از خروجی به شکل رشته‌هایی در می‌آیند که به روش های مختلف برش خورده و به گرانول تبدیل می‌شوند. چینش و اندازه‌ی سوراخ‌ها در دستگاه‌های مختلف متفاوت و وابسته به عوامل متعددی مثل جنس مواد، ظرفیت تولید و نوع سیستم برش می‌باشد.

 

ماردون و سیلندر

سیلندر و ماردون از دیگر اجزای اکسترودر محسوب می شوند. ماردون ها قطعاتی فلزی و پیچ مانند هستند و جزء اصلی ترین بخش های هر اکسترودر به شمار می آیند. مهمترین کاربرد ماردون‌، تبدیل مواد اولیه به مواد خمیری شکل می باشد و با استفاده ماردون است که موادی وارد شده از قیف به سمت محفظه دستگاه هدایت می شوند.

در اغلب موارد ماردون ها به صورتی طراحی می شوند که بتوان سرعت آن ها را متناسب با مواد اولیه، شرایط خط تولید و نوع خروجی محصول، تنظیم نمود. طول این قطعه بین 2 تا 6 متر است و بر حسب نرخ تولیدی محصول مورد نظر و نوع پلیمر مورد نیاز متفاوت میباشد ، مهمترین مشخصه این قطعه نسبت طول عملیاتی ماردون به قطر ماردون می باشد. قطر ماردون های اکسترودر از 110 الی 165 میلی متر متغییر می باشد.

 بخش دیگر دستگاه اکسترودر سیلندر است. سیلندر محفظه ای است که ماردون درون آن قرار می گیرد. سیلندر ها علاوه بر نگهداری ماردون، وظیفه انتقال حرارت و کنترل و تثبیت دمای مواد موجود در اکسترودر را نیز برعهده دارند. سیلندر ها هم طول ماردون ها می باشند و با توجه به نوع پلیمر، می توانند دارای دریچه گازگیر (venting port) یا بدون دریچه گازگیر باشند.

 

معرفی ماژول های مختلف دستگاه اکسترودر

اکسترودر تک ماردون از پنج قسمت اصلی تشکیل می‌شود که عبارتند از: سیستم محرکه (دینام)، سیستم تغذیه(Feeder)، سیلندر(barrel)، کلگی (Screen changer) و سیستم برق و الکترونیک و کنترل (شامل PLC و PID). به طور کلی تر اجزای دستگاه اکسترودر را میتوان به شرح زیر بیان نمود:

فیدر

دستگاه فیدر وظیفه تامین جریان پایدار و مناسبی از تغذیه دستگاه را برعهده دارد. فیدر خود از یک ماردون فیدر تشکیل شده است. ماردون های دستگاه فیدر دارای مشخصات فنی مشابه ماردون دستگاه اکسترودر می باشند با این تفاوت که این ماردون ها دارای ناحیه کمپرسی و مذاب کننده نمی باشند و فقط نقش انتقال دهنده را بازی می‌کنند.

 

شاسی و کاور

شاسی و کاور ها با توجه به نوع و وزن دستگاه طراحی و ساخته می شوند ، برای دستگاه ها تا وزن متوسط از پروفیل و برای وزن های بالاتر از تیرآهن استفاده می شود. کاورها از ورقه های 2 میل ساخته می شوند و جهت خنک کاری المنت های دستگاه ، این کاور ها مجهز به سیستم خنک کاری فن می باشند.

 

دینام و گیر بکس

نیروی محرکه دستگاه اکسترودر توسط الکتروموتور تامین می شود ، با توجه به نوع و توان مورد استفاده ممکن است که  الکتروموتور به صورت کوپل مستقیم به گیربکس متصل گردد و یا اینکه با استفاده از تسمه این اتصال انجام گیرد. گیربکس نیز به طور مستقیم به ماردون دستگاه متصل می گردد. با توجه به نیاز از الکتروموتور و گیربکس با توان های مختلف استفاده می گردد.

فلنج ها

 فلنج ها بخش های متصل کننده قطعات سیلندر ، و سیلندر به قیف و سیلندر به گیربکس می باشند.

فیلتر هیدرولیک (اسکرین چنجر)

به جهت حذف مواد ناخواسته مثل لیبل ها از جریان مذاب پلیمر از اسکرین چنجر که یک فیلتر کنترل شده به وسیله ی نیروی هیدرولیکی است، استفاده می‌شود. استفاده از جک هیدرولیک کار را نسبت به فیلترهای دستی (خورشیدی) بسیار راحتتر می کند. سایز این بخش به ظرفیت موردنظر برای تولید در دستگاه وابسته است.

 

کاتر یا سیستم برش (رشته‌ای یا واتررینگ)

پس از خروج مواد از دستگاه، رشته‌ها به کمک کاتر برش خورده و به شکل گرانول در می‌آیند. این بخش ممکن است به صورت رشته‌ای، واتررینگ، هوایی و یا زیرآبی (Underwater) باشد. انتخاب روش مناسب برای مواد مختلف منجر به شکل‌های متفاوتی از گرانول خواهد شد.

 

تابلو برق

تجهیزات و ادوات متفاوتی در تابلو برق هر دستگاه وظیفه‌ی برق رسانی به سیستم کنترل و حفاظت آن را برعهده خواهند داشت. تعدادی از این تجهیزات عبارتند از:

 

المنت و فن

 برای گرم شدن پلیمر درون دستگاه به المنت نیاز می باشد. المنت ها به صورت چندین ردیف بر روی اکسترودر بسته می شوند. عموما المنت ها سرامیکی بوده و توانایی ایجاد شار حرارتی بالایی دارند.

آمپرمتر

آمپرمترهای دیجیتالی وظیفه اعلام آمپر مصرفی را برعهده دارند، با استفاده از این ادوات میتوان میزان مصرف برق ادوات پرمصرف مانند الکتروموتورها و المنت ها را مشاهده نمود.

سنسورهای دما (ترموکوپل)

کنترل حرارت یکی از مهمترین عناصر کنترلی در دستگاه اکسترودر می باشد، ترموکوپل ها این وظیفه را برعهده دارند.

اینورتر

کنترل دور موتور بر عهده اینورترها می باشد ، دور موتور نقش به سزایی در کیفیت تولید ایفا می کند، نوسانات این سیستم حرکتی خود را به صورت نوسانات در تولید و افت کیفیت تولید نشان می دهد. اینورترها علاوه بر فراهم کردن قابلیت کنترل دور موتورها، نقش حفاظتی و سنجش پارامترها را نیز به سیستم می‌افزایند.

کنترل فاز

جهت حفاظت از سیستم های سه فاز در برابر قطعی یکی از فاز ها، از کنترل فاز استفاده می شود.

کنترل بار

جهت حفاظت از المان های برقی با جریان کشی زیاد از کنترل بار استفاده می شود.

دکمه ها و والیوم ها

از دکمه ها و والیوم ها برای کنترل مدارات برقی استفاده می شود. دکمه ها وظیفه قطع و وصل مدارات و والیوم ها عموما وظیفه کنترل دور موتور را بر عهده دارند. در سیستم‌های مجهز به PLC اکثر این دکمه ها داخل نمایشگر لمسی HMI تعبیه شده‌اند.

 

PLC

با در نظر گرفتن سفارش مشتری ممکن است سیستم کنترلی دستگاه به صورت آنالوگ و یا PLC باشد. وظیفه‌ی PLC در دستگاه های اکسترودر، پیاده‌سازی منطق موردنظر جهت کنترل دستگاه با بهره گیری از ورودی هایی مثل دماها و دور موتورها از سمت اپراتور می باشد. برای دستگاه های اکسترودر ساخته شده توسط ماشین سازی متین عموما از PLC های Fatek و یا Delta استفاده می گردد ،

HMI

این ادوات نقش رابط کاربری را در سیستم های مجهز به PLC ایفا می نمایند. تمامی تنظیمات مربوط به دستگاه در HMI قابل مشاهده و کنترل خواهد بود. در ماشین سازی متین در حال حاضر از برند فتک برای این منظور استفاده می شود.

 

 

روش کار دستگاه اکسترودر و نحوه کار با آن

به طور کلی نحوه کار با دستگاه های اکسترودر مطابق با مراحل زیر می باشد:

• تغذیه مواد اولیه: در ابتدای کار باید مواد اولیه به صورت پرک، کندر، گرانول‌ یا پودر، به دستگاه تغذیه مواد اکسترودر وارد شوند.
• پیش‌ پردازش: در این مرحله فرایند هایی مانند انتقال مواد و انجام مراحل پیش‌ آماده سازی مواد انجام می شود.
• ذوب و شکل دهی مواد: در این مرحله مواد اولیه ذوب می شوند و پس از آن به خروجی مواد (Die) انتقال پیدا می کنند.
• شکل دهی: در آخرین مرحله مواد شکل گرفته شده توسط اکسترودر سرد شده و به شکل نهایی خود در می آیند.

 

شرح عملکرد کل تجهیز و هر ماژول اکسترودر به همراه مشخصات فنی آن

اکسترودرهای تک ماردون به صورت اکسترودرهای گاز گیردار، اکسترودرهای ساده سه ناحیه‌ای و اکسترودرهای دو مرحله‌ای شناخته می‌شوند. با تزریق مواد اولیه به دستگاه، این مواد در معرض فشار و گرما و تنش‌های مکانیکی و حرارتی ناشی از این موارد قرار می‌گیرند که مقدار این پارامترها کاملا محاسبه شده می‌باشد، حضور این موارد می‌تواند سبب شود که واکنش بین پلیمری ایجاد شده تولید گاز نماید و یا اینکه گاز موجود در محصول پلیمری از منبع خارجی وارد دستگاه شده باشد.

در ساخت سیلندر جهت افزایش عمر کاری سیلندر و افزایش مقاومت به سایش آن، از فرآیند آبکاری القایی استفاده می‌شود. در فرآیند آبکاری القایی، جهت سخت‌سازی سطح داخلی سیلندر یک عدد سیم پیچ مغناطیسی به داخل سطح سیلندر رانده می‌شود، با حرکت این سیم پیج یک عمل القایی بر روی فلز سیلندر اعمال گشته و سبب افزایش محلی حرارت و در نهایت انجام سخت‌کاری می‌گردد.

این عمل علاوه بر سیلندر، بر روی ماردون دستگاه نیز انجام می‌پذیرد و بدین گونه باعث سخت‌کاری ماردون دستگاه می‌شود، ماردون دستگاه با هندسه مشخص در سیلندر قرار می‌گیرد.

این هندسه مشخص با توجه به ویژگی‌های انواع پلیمرها طراحی می‌شوند و عموماً این ویژگی‌ها منحصر به فرد می‌باشند. ماردون‌های دستگاه‌های اکسترودر قلب تپنده و جز اصلی صنایع پلیمری می‌باشند، بنابراین درک درست رفتار پلیمر در هر مرحله و طراحی هندسه ماردون جهت تطابق با آن شرایط مهمترین شرط یک طراحی اصولی و صحیح ماردون‌های اکسترودر می‌باشد.

به سبب رفتار پیچیده مکانیکی و شیمیایی انواع پلیمرها، تنها با استفاده از داده‌های علمی و آزمایشگاهی بدست آمده می‌توان شرایط کارکرد پلیمر را شبیه‌سازی نمود و سپس می‌توان با استفاده از این اطلاعات بدست آمده به طراحی ماردون اکسترودر پرداخت و در نهایت با شبیه‌سازی حرکت ماردون می‌توان از صحت تغییرات و طراحی‌های انجام شده اطمینان حاصل نمود.

مرحله گرانول‌سازی واتررینگ

این مرحله نقش کلیدی در کیفیت محصول تولید شده ایفا می‌کند. به گونه‌ای که معیارهایی نظیر دانه‌بندی ،خلوص مواد، برش مواد، ترکیب و میکس مواد، بر قیمت و کیفیت نهایی گرانول‌های تولید شده تاثیر مستقیم دارند.

این مواد به داخل سیلندر دستگاه اکسترودر ورود کرده و با توجه به شکل هندسی مارپیچ در معرض فرایندهایی مانند: کمپرس شدن، همگن شدن، ذوب شدن و مخلوط شدن قرار می‌گیرند و بعد از گذر از قسمت‌های متوالی ماردون به کلگی هدایت می‌شوند. فیلترینگ، وظیفه جلوگیری از ورود ذرات و اجرام موجود در مواد را برعهده دارد. یک وظیفه مهم دیگر سیستم فیلترینگ کمک به بهبودی پایداری نوسانات فشار درون سیستم است که به داشتن خروجی یکنواخت و بدون نوسان از مذاب پلیمر کمک شایانی می‌کند.

سپس نوبت به برش مواد حاصله می‌رسد که با استفاده از انواع روش‌ها از قبیل برش واترینگ، آندر واتر و برش آسیابی انجام می‌شود. مواد پس از عبور از سیستم فیلترینگ و تمیز شدن، از قسمت خروجی مواد دستگاه خارج می‌شوند و توسط سیستم واتررینگ، در ابعاد مناسب برش می‌خورند، پس از برش مواد اولیه، رطوبت مواد توسط سانتریفیوژ (centrifugal) و خشک‌کن (drier) گرفته می‌شود.

مرحله گرانول‌سازی در این بخش به پایان رسیده و مواد آماده بسته‌بندی و فروش می‌باشند. از مزیت اصلی اکسترودرهای ساخته شده می‌توان به آسیب خیلی کمتر به ساختار پلیمر و حتی بهبود کیفی پلیمرهای استخراج شده از مواد بازیافتی اشاره کرد. دستگاه‌های اکسترودر تک مارپیچ با کیفیت قابل رقابت با محصولات خارجی ساخته می‌شوند.

این دستگاه‌ها برای تولید مواد PP ،PE ،PVC و سایر مواد پلیمری مناسب می‌باشند. از مزیت‌های بارز این دستگاه می‌توان به دانه‌بندی فوق‌العاده منظم و با کیفیت، میکس کامل بدون تغییر رنگ مواد، مصرف انرژی پایین و تولید بالا، استهلاک پایین و قابلیت تولید محصولات در رده کیفی صادراتی اشاره نمود.

روش‌های شکل‌دهی با استفاده از اکسترودر

اکستروژن، فرآیندی است که در آن مواد (معمولا پلاستیک یا فلزات) تحت فشار از طریق حدیده‌ای عبور داده می‌شوند تا به شکل مشخصی درآیند. این فرآیند برای تولید اشکال مختلف با دقت بالا استفاده می‌شود. در اینجا به چندین روش متداول اکستروژن اشاره می‌کنیم:

تولید لوله و پروفیل (Profile & Pipe Production)

این روش برای تولید لوله‌ها و پروفیل‌های مختلف استفاده می‌شود. مواد پلاستیکی یا فلزی داغ و نرم شده توسط اکسترودر به درون قالب‌هایی با سوراخ‌های مختلف فشرده می‌شوند تا شکل مورد نظر را بگیرند. به طور مثال، در تولید پروفیل‌های پیچیده مانند پروفیل‌های پنجره یا درب، دقت بالایی مورد نیاز است.

تولید ورقه‌های بسیار نازک به طریقه دمشی (Film Blowing)

در این روش، پلاستیک مذاب به صورت حبابی بزرگ دمیده می‌شود که پس از خنک شدن به صورت ورقه‌های نازک درمی‌آید. این ورقه‌ها برای بسته‌بندی مواد غذایی و سایر کاربردها استفاده می‌شوند. ویژگی اصلی این روش امکان تولید ورقه‌های بسیار نازک و با دوام است.

قالبگیری دمشی (Blow Molding)

این روش برای تولید محصولات توخالی مانند بطری‌ها استفاده می‌شود. مواد اکسترود شده به شکل لوله‌ای نرم درآمده و درون قالب قرار می‌گیرند. سپس، هوا به درون لوله دمیده می‌شود تا شکل قالب را به خود بگیرد. بطری‌های پلاستیکی مختلف با اندازه‌ها و طرح‌های گوناگون از این طریق تولید می‌شوند.

مناسب ترین روش برای خنک کردن دستگاه اکسترودر چیست؟

همان طور که گفته شد، اکسترودرها در صنایع مختلفی  از قبیل  تولید محصولات پلاستیکی، لاستیک و تولید مواد غذایی کاربرد دارند. در زمان فعالیت این دستگاه ها، مواد اولیه اغلب به حالت مذاب تغییر شکل داده می شوند تا برای تولید محصولات به اشکال مختلف، در فرایند تولید آماده شوند. گرمای حاصل از مذاب بودن مواد اولیه در صورتی که کنترل نشود، ممکن است موجب تغییر شکل های ناخواسته در محصولات تولیدی یا آسیب زدن به برخی اجزای دستگاه اکسترودر شود. با توجه به این موارد، لازم است تا با یک مکانیسم کار آمد، گرمای اضافی ناشی از فرایند تولید در اکسترودر ها کنترل شود.

به همین منظور برج های خنک کننده ای طراحی شده است که نقش مهمی در کنترل این گرمای اضافی تولید شده بر عهده دارند و می توان استفاده از این تجهیزات را به عنوان بهترین روش خنک کردن دستگاه اکسترودر به شمار آورد.

عملکرد برج های خنک کننده اغلب بدین صورت است که مواد گرم در تبادل حرارتی با رول های خنک کننده قرار می گیرند و آبی که از برج خنک کننده در اطراف محصول به صورت غیر مستقیم جریان دارد، گرمای اضافی را جذب می کند و موجب تثبیت دمای اکسترودر خواهد شد. علاوه خنک کردن اکسترودر با این روش، محصول نیز به از حالت مذاب به جامد و شکل نهایی خود تغییر حالت می دهد.

از جمله مهمترین مزایای استفاده از برج های خنک کننده در دستگاههای اکسترودر می توان به موارد زیر اشاره نمود.

• خنک شدن یکنواخت محصولات با برج های خنک کننده موجب می شود که مواد اکسترود شده به صورت یکنواخت جامد شوند و در نتیجه محصولی با کیفیت تولید شود.
• با کنترل دما و کاهش حرارت اضافه در اکسترودر، خرابی و استهلاک دستگاه نیز کاهش پیدا می کند و بر طول عمر اکسترودر افزوده می شود.
• استفاده از این برج های خنک کننده موج صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.
• به دلیل استفاده از آب در خنک کردن دستگاه، روشی سازگار با محیط زیست محسوب می شود.
• برج های خنک کننده با حذف گرمای اضافه از فرایند تولید موجب عدم توقف های غیر ضروری دستگاه شده و همچنین موجب صرفه جویی در هزینه های نگهداری و عیب یابی خواهند شد.
  
  
  

محصولات دستگاه‌های اکسترودر عبارتند از:

محصولات دستگاه اکسترودر شامل موارد زیر است:

• انواع شلنگ‌های صنعتی و خانگی
• تولید مواد اولیه جهت تولید
• سایدوال تایر (به قسمت کناری تایر گفته می‌شود.)
• درزگیرها
• انواع پروفیل و نوار
• انواع سیم و کابل

و اگر به طور کلی بیان کنیم هر محصولی که از مواد بازیافتی قابل تولید باشد از محصولات تولیدی دستگاه‌های اکسترودر است. در کل اکستروژن پلیمر بهترین روش برای تولید محصولات پلیمری کامپاندی و بازیافتی با سرعت بالا و هزینه کم می‌باشد. از این رو بازده بیشتری نیز برای تولیدکننده به همراه دارد.

 

 

تشریح پیچیدگی ها و چالش هایی که از نظر تیم کارشناسان شرکت، در فرایند طراحی و ساخت دستگاه اکسترودر وجود دارد:

سیلندرها معمولاً یک تکه یا دو تکه و گاهی بخاطر طول زیاد ماردون حتی سه تکه طراحی می‌شود که با استفاده از فلنچ‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند. مهم‌ترین بخش طراحی و ساخت دستگاه اکسترودر، ایجاد هماهنگی بین اجزا به خصوص اجزای سیلندر و ماردون است؛ گام و عمق و ضخامت نخ‌ها نقش تعیین کننده‌ای دارند.

نسبت قطر به طول ماردون نیز اهمیت فراوان دارد.  L/D طراحی شکل هندسی و پارامترهای ابعادی همزن‌ها و قسمت‌های مانع‌زا برای سیال بسیار فرآیند علمی بوده و نیازمند محاسبات رایانه‌ای و شبیه‌سازهای رایانه‌ای می‌باشد، برای این منظور از برنامه Ansys Polyflow استفاده شده است، برنامه Polyflow انحصاراً برای شبیه سازی رفتار رئوپلاستیک مواد پلیمری توسط Ansys طراحی شده است.

جهت طراحی و نقشه کشی ماردون ها از برنامه SOLIDWORKS استفاده شده است ، معادلات حاکم برای طراحی ماردون ها فوق العاده پیچیده هستند، سیال درون ماردون دستگاه های اکسترودر از نوع نیوتونی غیر هم دما است، در صورتی که با سیال ناشی از ترموالاستیک ها سر و کار داشته باشیم باید خواص ویسکوالاسیسیته سیال را نیز مد نظر داشت، مدل شبیه سازی رفتار سیال پلیمری مدل POWER LAW می باشد معادلات حاکم بر پروفیل ذوب شدن، انتقال ذرات و … فوق العاده پیچیده هستند ، برای درک و حل این مباحث از مراجع روز دنیا مانند مقالات منتشر شده معتبر و کتب مرجع مانند کتاب راوندل بهره برده شده است.

طراحی و قراردهی محل خروج گاز از سیلندر تا گاز حاصل از پخت خارج شود و از پفکی شدن مواد جلوگیری کند. جهت پیدا کردن شکل مناسب و مکان مناسب جهت ایجاد گازگیر نیازمند دانش اختلاط و واکنش مواد شیمیایی در راستای تولید گاز هستیم، همچنین نیاز است تا میزان مواد قابل تبخیر مانند آب که همراه با پلیمر وارد دستگاه اکسترودر می‌شود نیز محاسبه گردد.

 

دریافت مشاوره

ماشین سازی متین هنر ساز در تلاش است با ارائه مشاوره و خدمات بهینه در زمینه گسترش صنایع، کمک اندکی به صنعتگران و تولید کنندگان کشور نماید. شما می توانید با برقراری ارتباط با ما، از مشاوره بهره مند شوید تا انتخابی مطمئن تر، آگاهانه تر و بدون پیش آمدن هیچ مشکلی در آینده داشته باشید.

سیستم پشتیبانی مجازی روزانه بررسی و رسیدگی می گردد. برای ارتباط به صورت ایمیل نیز حداکثر تا 12 ساعت پاسخگو شما هستیم.

شماره تماس: 09194507334 – 02191090598

ارسال ایمیل: [email protected]

آدرس: تهران – ساوه، شهرک صنعتی زاویه

ماشین سازی متین