مقایسه اکسترودرهای دو مارپیچ موازی و مخروطی

در این بخش، عملکرد و قابلیت های اکسترودرهای دو مارپیچ موازی و مخروطی، به طور کامل با هم مقایسه می­شوند. به طور خاص ، رفتار هر ودو نوع سیستم اکستروژنی پردازش شده و با توجه به نوع نیازهای اکستروژن برای موارد خاص از جمله لوله PVC ، پروفیل ها، پلتسایزینگ و ورق مورد یکی از این دو سیستم انتخاب می­گردد. طراحی سیستم، زمان اقامت و تنش برشی وارد شده بررسی می شود و عملکرد کلی هر کدام از سیستم­های معرفی شده با شیوه­های مختلفی مورد بررسی قرار می­گیرد و نتیجه گیری بدین شکل حاصل می شود که اکسترودرهای موازی همچنان در بخشی از بازار با عملکرد بالا در آینده تسلط زیادی خواهند داشت و اکسترودرهای مخروطی به دلیل انعطاف پذیری پردازش ، پتانسیل زیادی برای توسعه دارند. در سیستم­های مخروطی به شرطی که افزایش سرعت پیچ، تأثیرات شدیدی بر میزان سایش نداشته باشد، افزایش قابل توجهی در میزان مذاب خروجی می­گذارد که می تواند منجر به رقابت اکسترودرهای دارای مارپیچ مخروطی با سیستم های دارای مارپیچ موازی شود.

تقاضای بازار برای اکسترودرهای دو ماردون نا همسوگرد موازی و مخروطی وجود دارد. برخی از تولیدکنندگان در چندین سال قبل، از هر دو نوع طرح تولید نموده­اند، اما اکنون حتی تولید کنندگان سنتی اکسترودر نیز، بین اکسترودرهای موازی یا مخروطی هر دو سیستم را ارائه می دهند. بررسی­های انجام شده در گذشته، خصوصیات هر دو سیستم را در کاربردهای مختلف اکستروژن PVC بررسی کرده و اثرات ویژگی های طراحی را در بررسی­های انجام شده توصیف می کند. در ادامه برای هر زمینه ی کاربردی ارائه شده، ویژگی های معمول این دو سیستم ذکر شده است. احتمالات توسعه سیستم مخروطی اکستروژنی در آینده به ویژه برای مواد خاص، بسیار چشم­گیر می­باشد.

در جدول زیر نکات کاربردی برای طراحی اکسترودر مخصوص تولید محصولات PVC در دو حالت مارپیچ ساده و مخروطی ارائه شده است

از لحاظ کاربردی می­توان اشاره نمود در مواردی که نسبت تراکم خوراک ورودی به مذاب تولید شده زیاد باشد بیشتر از مارپیچ­های مخروطی استفاده می­کنند که یکی از کاربردهای این نوع مارپیچ تولید محصولات PVC می­باشد ولی در تولید لوله PE و یا موارد دیگری از مارپیچ­های ساده استفاده می­شود. البته در مورد PVC گاها از مارپیچ­های معمولی نیز استفاده می­شود. بحث تراکم مذاب در طول اکستروژن به دو شیوه اتفاق می­افتد که نوع اول در طول مارپیچ این تراکم با کاهش در عمق کانال اتفاق می­افتد که مربوط به مارپیچ مخروطی بوده و در نوع دوم این تراکم در طول مارپیچ با تغییر طول گام اتفاق می­افتد که مربوط به مارپیچ­های موازی بوده است.

در مارپیچ­های مخروطی در ناحیه مذاب ( plastisizing ) به دلیل وجود سطح تماس کمتر مارپیچ با مذاب، تنش کمتری از طرف مارپیچ به مذاب وارد می­شود، از طرف دیگر ، در قسمت سنجش مارپیچ، سطح تماس مارپیچ های مخروطی با مذاب کمتر از سطح تماس پیچ های موازی است. که این موضوع سبب وارد شدن تنش برشی کمتری به مذاب می­شود همچنین در مارپیچی با قطر کمتر در ناحیه سنجش، تنش و اختلاط کمتری در این ناحیه به وجود می آید. در حالت مارپیچ مخروطی، انرژی ناخواسته­ای به مذاب تولید شده وارد نمی­شود و با وارد شدن تنش کمتر به مذاب­، فشار در این ناحیه افزایش می­یابد.

اکسترودرهایی با مارپیچ مخروطی در ناحیه ی خوراک حجم بیشتری را می پذیرند که توان استفاده از موادی با چگالی کمتر را نیز به وجود می آورد. این قابلیت انعطاف پذیری برای مصرف انواع ترکیبات مفید می باشد.

در طی یک دوره زمانی ، به دلیل فرسودگی ، خروجی اکسترودرهای با مار پیچ موازی به تدریج کاهش می یابد. در حالی که در صورت وجود مارپیچ های مخروطی می توان با تغییراتی در سیستم این خروجی را حفظ نمود.

ساده ترین گزینه در میان فیدرها تغذیه به وسیله قیف ساده است. با این وجود ، در بعضی موارد ، فیدر دو مارپیچ  افقی و فیدر crammer گزینه های بهتری برای برآورده کردن الزامات برنامه خوراک دهی هستند. به عنوان مثال ، در اکستروژن لوله PVC ، فیدر افقی امکان تولید حداقل 10٪ بیشتر از قیف ساده  را فراهم می کند. علاوه بر این فیدرهای افقی گزینه ی مناسب تری برای تغذیه ی اجزاء درشت تر همانند کندرها و گرانول می باشند .

فیدر افقی دومارپیچ و crammer امکان پر کردن حجم بین دیواره های پیچ را به حداکثر ممکن می رساند و تخلیه اولیه پودر را از طریق ورودی عقب سیلندر امکان پذیر می کند. تجربه نشان می دهد که خروجی در هر دور ممکن است در مقایسه با تغذیه قیف ساده 30 درصد افزایش می یابد. از فیدر کرامر معمولاً در اکستروژن لوله و پلتسایزینگ استفاده می شود.

گرمایش سیلندر معمولاً با استفاده از هیترهای  الکتریکی بر روی اکسترودرهای مخروطی و همچنین موازی انجام می شود. مناطقی که به خنک کننده اضافی نیاز دارند معمولاً مجهز به فن ، فین های خنک کننده هستند. موقعیت ترموکوپل به منظور اندازه گیری دمای مربوط به فرآیند مهم است و باید تا حد ممکن به سطح داخلی سیلندر نزدیک باشد.

نوع دیگری از خنک کننده های سیلندر وجود دارد که در آن لوله هایی از جنس مس  دور تا دور سیلندر پیچانده می شود و در آن از آب یا روغن جهت خنک کاری استفاده می شود .

نوشته: پیمان قربان زاده