ساخت دستگاه های اکسترودر

شاید این سوال برای شماهم پیش‌آمده باشد که منظور از دستگاه های اکسترودر چیست؟ تا پایان این مقاله همراه ممجموعه راد پلیمر باشید تا شما را با دستگاه های اکسترود و انواع آن به صورت کامل آشنا کنیم.

درواقع اکسترودر یک دستگاه صنعتی محفظ و ماردون شکل است که مواد گرانولی را با نیروی حرکتی و حرارتی به داخل هدایت کرده تا به هنگام خروج با فشار از انتهای دستگاه، محصولی به صورت خمیری یا نواری شکل تولید کند.

دستگاه های اکسترودر از سه بخش اصلی ناحیه تغذیه، ناحیه تراکم و فشردگی و ناحیه اندازه‌گیری تشکیل می‌شوند. به علت کاربردهای فراوان دستگاه های اکسترودر، از آن‌ در بخش‌های مختلف صنایع لاستیک سازی و پلاستیک استفاده می‌شود.

انواع دستگاه های اکسترودر 

دستگاه های اکسترودر به طور کلی به دو دسته‌ی دستگاه های اکسترودر تک ماردونه و دستگاه های اکسترودر دو ماردونه تقسیم بندی می‌شوند. همچنین می‌توان این دستگاه ها را از نظر دمای تغذیه (ماده اولیه) در یک دسته بندی دیگر تفکیک کرد که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.

۱) دستگاه های اکسترودر تک ماردونه

یکی از معمول‌ترین روش‌های شکل دهی پلاستیک‌ها، اکستروژن است که متشکل از یک ماردون در داخل محفظه‌ای است.

دستگاه های اکسترودر تک ماردونه قادر به انجام فرایند اکستروژن مواد، بدون تلورانس هستند به طوری که قادر است بصورت همزمان مصرف مواد و انرژی را بهینه کند. از دیگر ویژگی های دستگاه های اکسترودر تک ماردونه می‌توان به عمر طولانی، ظرفیت تولید بالا و کیفیت مطلوب محصولات اشاره کرد.

اجزاء کلیدی دستگاه های اکسترودر تک ماردونه شامل 5 قسمت اصلی زیر است :

1. سیستم محرک
2. سیستم خوراک
3. سیلندر (ماردون ، پوسته و سیستم‌های گرم کننده)
4. مجموعه قالب و هد (کلگی)
5. سیستم کنترل

روش کار اکسترودر تک ماردونه

مواد اولیه دستگاه های اکسترودر تک ماردونه به صورت گرانول از قسمت قیف به ماردونه وارد می‌شود. حال این مواد در اثر حرارت حاصل از گرم کننده های دستگاه (Barrel Heaters) و برش ناشی از حرکت بر روی لبه‌های ماردون گرم می‌شود.

درادامه عمق معبر در طول ماردون کاهش یافته و سبب فشرده شدن مواد می‌شود. سپس در انتهای این دستگاه تک ماردونه، مواد مذاب با عبور از قالب‌های مختلف به شکل مورد نظر درمی‌آیند. دستگاه های اکسترودر تک ماردونه غالبا در تولید انواع لوله‌های پلی اتیلنکاربرد دارند.

ویژگی دستگاه های اکسترودر تک ماردونه

یکی از ویژگی‌های مهم دستگاه های اکسترودر تک ماردونه، نسبت طول به قطر (L/D)در آن‌ها است. خروجی دستگاه های اکسترودر تک ماردونه مستقیماً به نسبت طول به قطر (L/D)بستگی دارد؛ به طور مثال دو اکسترودر با قطر یکسان اما  L/Dهای متفاوت، با خروجی کاملاً متفاوتی مواجه می‌شوند.
اکسترودرهای بلندتر، ازظرفیت ذوب و مخلوط کردن بیشتری برخوردار بوده و اجازه می‌دهند تا این دستگاه با سرعت بیشتری حرکت کند.

 اصولاً اکسترودری که قطر زیادی داشته باشد، متناسب با قطر سرعت خروجی بیشتری نیز خواهد داشت. لذا دستگاه های اکسترودر تک ماردونه معمولاً سرعت خروجی بیشتری نسبت به دستگاه های اکسترودر دو ماردونه داشته، اما قدرت همگن‌سازی آن‌ها کمتر است.

به  این خاطر معمولاً در خطوطی که از اکسترودر تک ماردونه استفاده می‌شود بهتر است از دو اکسترودر پشت سرهم استفاده کنند تا اولی فرآیند ترکیب و همگن‌سازی و دومی فرآیند اکسترود را انجام دهد.

۲) دستگاه های اکسترودر دو ماردونه

یکی دیگر از انواع اکسترودرها، دستگاه های اکسترودر دو ماردونه است. این دستگاه‌ها معمولاً به دستگاه اکسترودر ماردونه دوقلو معروف هستند اما جالب است بدانید لزوماً ابعاد این ماردون‌ها به یک اندازه نیست.

برخی از این دستگاه‌های ماردونه دوقلو از حرکت ماردون‌ها در دوجهت مخالف و برخی دیگر در یک جهت موافق هم بهره می‌برند و همچنین امکان دارد به شکل جفت‌ شده یا جفت ‌نشده باشند.

ظرفیت تولید دستگاه های اکسترودر دو ماردونه معمولاً سه برابر اکسترودرهای تک ماردونه با همان قطر و سرعت بوده و توانایی تولید ۶ تن بر ساعت محصول را خواهند داشت.
در سالهای اخیر استفاده از دستگاه های اکسترودردوماردونه افزایش یافته است. همچنین این دستگاه در مقایسه با اکسترودرهای تک ماردونه آهنگ خروجی، بازده اختلاط و حرارت تولید شده متفاوتی دارند.

روش کار اکسترودر دو ماردونه

در این نوع دستگاه‌ مواد با چرخش در جهت  مخالف، دچار برش و فشردگي مي‌شوند. بدین يعني که مواد بين غلتك‌هايي با جهت چرخش متفاوت، فشرده مي‌شوند.
در حالت با چرخش در جهت یکسان، مواد از یک ماردون به ماردون دیگر منتقل می‌شوند. این دستگاه برای موادی که به حرارت حساس هستند کاملاً مناسب است، زیرا مواد در آن به سرعت و بدون اینکه کمترین حالت ته‌نشینی موضعی (Entrapment) برایشان پیش آید، منتقل می‌شوند و از طرف دیگر حرکت مواد در اطراف ماردون‌های جفت نشده آهسته‌تر و نیروی پیشران آن (Propulsive) بزرگتر خواهد بود.

مزایای اکسترودرهای دو ماردونه

1. بر خلاف ماردون ساده که برای عمل کردن باید از ماده اولیه پر باشد، میزان مواد اولیه ورودی به داخل اکسترودر دو ماردونه را می‌توان بصورت کاملا جدا از میزان ماده اولیه ورودی و نوسانات میزان تولید داخل ماردون تنظیم کرد.
2. دستگاه های اکسترودر دو ماردونه می‌توانند موادی که دارای رطوبت بالا هستند و یا سایر محصولاتی که در نوع تک ماردونه می‌لغزند و به خوبی منتقل نمی‌شوند را جابه‌‌جا کنند. در واقع می‌توان گفت که این دستگاه‌ها انعطاف پذیری بیشتری در تولید خواهند داشت.
3. در دستگاه های اکسترودر دو ماردونه برای کنترل فشار در مخزن، از جابجایی دستگاه به جلو یا عقب استفاده می‌شود.
4. در بخش تخلیه نیز، فشار لازم برای عملیات اکستروژن تأمین شده و در اختیار بخش کوچکتر دستگاه قرارداده خواهد شد.

کاربرد اکسترودر

فرآورده‌های اکسترودر را باتوجه به نوع کاربردشان می‌توان به ۶ گروه اصلی تقسیم بندی کرد:

✅ میله و پروفیل

✅ لوله

✅ فیلم و ورق

✅ تک رشته ها

✅ پوشش های اکستروژن

✅ پوشش سیم و کابل

روش‌های شکل‌دهی با استفاده از دستگاه های اکسترودر

اکستروژن روش بسیار انعطاف پذیری است که با استفاده از آهن آلات مناسب می‌توان طیف وسیعی از تولیدات را تهیه کرد.

برخی از روش های پرکاربرد شکل‌دهی با استفاده از دستگاه های اکسترودر به صورت زیر است:

✅ تولید دانه‌گونه ( گرانولی شکل)

✅ تولید پروفیل

✅ تولید ورقه های بسیار نازک به طریق دمشی

✅ قالب‌گیری دمشی