آیا بوسیله اکسترودر تک پیچه می توان آمیزه سازی کرد؟
از فرآیند اکستروژن برای انجام عمل اختلاط و آمیزه سازی اجزاء فرمولاسیون پلاستیک‌ها میتوان استفاده کرد،
همچنین برای مخلوط کردن مواد ضایعاتی آسیابی و تازه نیز امکان بهره‌مندی از این روش وجود دارد.
پلیمر ذوب و مخلوط شده را پس از اکسترود،
به وسیله دستگاه گرانولساز، و یا بلافاصله پس از خروج از دای،
توسط تیغچههایی بریده، به دانه‌هایی با ابعاد مورد نیاز تبدیل می کنند.
توصیه می شود شرکتهای بازیافت با تفکیک بهتر و دقیقتر،
و اضافه کردن مواد افزودنی لازم به پایه پلیمری پلاستیک مانند پایدارکننده اکسیداسیونی،
جاذب اشعه فرابنفش و مستربچ رنگ مناسب، و اندازه گیری شاخص جریان مذاب (MFI) همچنین مشخص کردن فرآیند قالبگیری که این محصول برای آن مناسبتر است،
مانند روش‌های معمول تزریقی، اکستروژن، دمشی، چرخشی و . . . . و با درج این مشخصات فنی روی کیسه این مواد،
در بازار رقابت امروز نام شرکت تولیدی خود را ارتقاء بخشنn
و جنس مرغوبتری را به دست کارگاههای مصرفکننده گرانولهای خود برسانند.
اکثر اکسترودرهای فعال جهان اکسترودر تک پیچه ، برخی دیگر دو، و بعضاً نیز چهار یا پیچ دارند.
از ویژگی‌های مهم اکسترودرهای چند پیچی میتوان به قابلیت خوب اختلاط مواد و آمیزه سازی آنها اشاره نمود،
شرکت‌هایی که آمیزه‌سازی مواد پلاستیکی را انجام میدهند،
اغلب از فناوری اختلاط مواد به روش استفاده از اکسترودرهای دارای پیچ دوقلو استفاده میکنند
ضمن آنکه راندمان اکسترود یک دستگاه دو پیچی در مقایسه با یک پیچی سه برابر آن است،
قیمت بالای این دستگاه‌ها عاملی بوده تا از گسترش سریع آنها در مراکز تولیدی ممانعت به عمل آید .
مهمترین بخش اکسترودر پیچ آن است، که اصطلاحاً از آن به نام قلب اکسترودر یاد می شود.
وظیفه پیچ حرکت دادن، نرم کردن، متراکم ساختن پودر یا گرانولهای ورودی،
در عین حال، در تماس شدید قرار دادن مواد با سطح داغ بشکه که باعث ذوب پلاستیک می شود،
و بالاخره حرکت مذاب پلیمری و عبور آن از داخل کلگی[۱] است.
فرآیند اکستروژن با تغذیه پیچ در اولین بخش از آن در محل ذخیره خوراک آغاز می‌شود،
عمق پیچ‌های معمولی در مسیر طول آن متفاوت است و هر قدر به انتهای پیچ نزدیک شویم از عمق آن کاسته می‌شود.
اولین بخش پیچ منطقه تغذیه[۲] عمیق‌ترین قسمت آن نیز هست تا همواره مقداری از گرانول وارد شده،
با حرکت آرام خود ذخیره کافی خوراک در اختیار آن قرار دهد تا از گرسنه ماندن پیچ جلوگیری نماید.
در دومین بخش از پیچ، گرانولهای پلیمری به شدت فشرده و ذوب میشوند به این ناحیه منطقه فشردگی [۳] میگویند.
عمق کانال در این بخش کمتر از قسمت تغذیه است و همین امر سبب می شود،
از طرف پیچ فشار شدیدتری به پلیمر وارد شده و بالطّبع حجم مواد مذاب نیز در این قسمت کمتر از حجم گرانولهای وارد به منطقه تغذیه می باشد.
در بخش سوم پیچ عملیات پمپاژ مذاب پلیمری به داخل صافی و سپس دای صورت میگیرد به این قسمت پایانی و مهم پیچ منطقه سنجش [۴] میگویند،
عمق کانال در این ناحیه کمترین مقدار در کل طول پیچ است .
شکل (۲) پمپ پلیمر مذاب در ناحیه سنجش پیچ
در تصویر شماره (۲) پلاستیک مذاب پس از برخورد به صفحه فولادی، مدور و سوراخ سوراخ صافی، بخش عمده‌ای از آن عبور میکند
لاکن دبی مذاب وارد شده به پشت صافی بیشتر از مقدار عبوری از آن است در نتیجه بخشی که امکان خروج از صافی را نیافته در برابر ورود مذاب جدید مقاومت کرده
و نیرویی بنام (Back pressure) را بهوجود می آورد، این نیرو جریان مغشوشی را به سمت عقب ایجاد می کند که مزایا و معایبی را در بر دارد.
بررسی نقاط مثبت و منفی نیروی فشار معکوس یا به سمت عقب:
۱ - موجب اختلاط بهتر مواد شرکت کننده در آمیزه پلاستیک می شود، در واقع همین نیرو سبب شهرت یافتن اکسترودر تک پیچه به عنوان مخلوط کن می شود.
۲ - راندمان اکسترودر را کاهش میدهد.
عبور مذاب پلیمری از داخل دای دستگاه نیز متناسب با طول، زوایا و جنس آن با اصطکاک و مقاومتهایی همراه است که تاثیرات آن موجب افزایش Back pressure می‌شود
بنابراین طراحی دای در افزایش راندمان اکسترودر از اهمیت بسیار برخوردار است.
تجربه نشان میدهد که بسیاری از اکسترودر تک پیچه فرآیند آمیزه سازی با کیفیت مطلوب انجام نمی دهند این ضعف را در افزودن مستربچ می توان بهتر احساس کرد زیرا رنگ به صورت یکدست تقسیم نمی شود، با ذوب و اکسترود مجدد نیز این مشکل حل نمی شود، تنها هزینه ی اکسترود مجدد را تحمیل میکند و پلاستیک نیز دچار کهنه گی، کاهش شفافیت و قهوهای کمرنگ می گردد.
اگر خروجی اکسترودر یک پیچه را ببندیم دستگاه به یک میکسر تبدیل می شود، بنابراین نباید از اکسترودرهای یک پیچه انتظار یک مخلوط کن موفق را داشت.
برای اینکه کارایی اکسترودرهای یک پیچه را در زمینه اختلاط افزایش دهند، با افزایش L/d پیچ، بخشی از طول آن را به یک یا چند ناحیه قسمت اختلاط اختصاص می دهند، این ناحیه را با طرح و اشکال مختلفی می سازند که هفت مورد از آنها در شکل (۳) نشان داده شده است.
شکل (۳) طرحها و اشکال مختلفی از ناحیهی اختلاط پیچ اکسترودر
البته همانطور که گفته شد گرانول ساز دو پیچه برای اختلاط مناسب تر است ولی به دلیل قیمت بالای دوپیچه ها با تغییراتی در طراحی اکسترودر تک پیچه نیز برخی موارد را می توان با تک پیچه ها آمیزه سازی انجام داد.
نوشته : مهندس سعید نعمتی
