فرایند تولید پروفیل به روش اکستروژن؛

فرآیند اکستروژن به چهار طریق انجام می شود : 1- اکستروژن مستقیم ، 2- اکستروژن معکوس ، 3- اکستروژن مرکب ، 4- اکستروژن ضربه ای

کستروژن (Extrusion) یا خروجکاری روشی نسبتاً جدید برای فلزکاری است که به فشردن مواد در یک محفظه بسته اطلاق می شود.

اکستروژن گرم نیاز مبرمی به روانکاری دارد. از جمله مواد مورد استفاده برای روانکاری در اکستروژن گرم عبارتند از: گرافیت ، شیشه و نمک های غیر آلی.

فرايندهي اكستروژن

اكستروژن فرايند مداومي است كه مواد گرم و نرم را به سه فراورده اصلي تبديل مي كند

پروفيل ( ميله ها ، الياف ، لوله ها و غيره )

فيلمها و ورقها

پوشش روي سيم و كابل

اكسترودر براي مخلوط كردن مواد و در فرايند هاي قالب گيري تزريقي ، انتقالي و فشاري نيز بكار ميرود و قالب گيريبادي و كلندرينگ را نيز شامل مي شود . ( در توليد پاريسون –استوانه توخالي پلاستيكي كه براي توليد فراورده هاي قالب گيري بادي به كار مي رود نيز از اكسترودر استفاده مي شود .

اكستروژن

اكستروژن مشابه فرايند بكار رفته براي ساخت سيم و ساير اشكال پروفيل فلزي مي باشد .فرايند اكستروزن همانند عملكرد ماشين توليد سوسيس يا وسيله تزئين كيك عمل مي كند .

مواد پلاستيكي به صورت پودر خشك ، دانه ، يا پلاستيكهاي تقويت شده حرارت داده مي شوند و از راه نازل به داخل قالب رانده مي شوند .قلب فرايند اكسترودر است كه مواد را پلاستيكيت نموده ( ذوب مخلوط و خميري شكل ) و به داخل قالب مي راند . اكسترودرهاي مارپيچ رايجترين نوع مي با شند . ولي نوعهاي ديگري نيز وجود دارند مانند بازويي يا پيستوني كه داراي كاربردهاي ويژه مي باشند .

كائوچو ، لاستيك ، و لاك از سال 1845 بوسيله ماشينهاي بازويي اكسترود مي شد ند . در سال 1930 ماشينهاي مارپيچي نخستين بار در امريكا ساخته شدند .امروزه احتمالا اكسترودر رايجترين ماشين فرايند پلاستيكها مي با شد . در فرايندهاي ديگر نيز از اين ماشين در واحد پلاستي سايز استفاده مي شود . اكستروژن در قالب گيري تزريقي بيشترين كاربرد را دارد . از انجا كه قالب هاي اكستروژن نسبتا ساده و ارزان هستند اين فرايند بسيار متداول مي باشد ولي قالب هاي اكستروژن توام (co – extrusion ) گران مي باشند . مقادير زيادي از مواد به كمك اين قالب ها پيوسته اكسترود مي شوند . اكسترودرهاي مارپيچي در شكل هاي زير نشان داده شده اند . سرعت و شكل مارپيچ تنظيم شده ، تعين كننده خروجي ، سرعت مخلوط كردن و فشار قالب اكسترودر مي باشد . به وسيله مارپيچ ، پليمر متراكم ، گاز زدايي ، فشرده ، پلاستيكيت و تزريق مي شود . خصوصيات مارپيچ با نسبت L/D مشخص مي شود مانند مارپيچ 20:1 داراي قطر 1.96 اينچ و طول 39.37 اينچ مي با شد برخي طرحهاي مارپيچ در شكل زير نشان داده شده است .

از ابتداي ناحيه انتقال عمق كانال مارپيچ به تدريج كاهش پيدا مي كند اين كاهش يك نواخت هوارا به بيرون رانده و موتد را متراكم مي كند . صفحه مشبك ( Breaker plate ) كه بين انتهاي مارپيچ و دم قالب قرار گرفته به عنوان يك اب بندي كننده مكانيكي عمل مي كند . و نيز( Screen pack) را در محل خود نگهداري مي كند . صافي براي گرفتن مواد خارجي و ايجاد فشار منفي در پلاستيك مذاب به كار مي رود . با مسدود شدن صافي فشار منفي افزايش پيدا مي كند گاهي صافي خارجي بين گيره و قالب قرار مي گيرد . اين گونه صافي ها اسانتر تعويض مي شوند در بعضي از ماشينها شيرهايي براي كنترل فشارمنفي و جايگزين صافي بكار مي روند . غالب ماشينها به تعويض كننده خودكار صافي مجهز مي باشند . صافي نواري ( دوار) مي تواند به طور خودكار كنترل شود تا فشار را عتي رغم وجود تغيرات در نا خالصي هاي پليمر يا ساير عوامل موثر در سرعت سيال ، ثابت نگاه دارد .

در مواد گرما سخت لازم است دم قالب به اساني جدا شود تا مواد ناخواسته يا نيمه تثبيت شده كاملا خارج شوند . مخزن مارپيچ از فولاد سخت كه جداره داخلي ان ابكاري شده ، ساخته شده است . وقتي از تقويت كننده استفده مي شود به دليل افزا يش مقاومت سايشي ، مارپيچ و مخزن بايد پوشش ويژه داشته و يا سخت شده باشند . غابا سايش در بخش ( metering section ) و سر ( tip ) صورت مي گيرد . با تعويض قطعات تشكيل دهنده جدار داخلي مخزن مارپيچ ، ان را تعمير مي كنيم .

مخزن مارپيچ داراي منافذي جهت تهويه است تا بخارات مزاحم از پليمر مذاب خارج شود .

گرمكنهاي الكتريكي در گردا گرد مخزن مارپيچ بكار مي روند تا در ذوب پلاستيك كمك نمايند . با يكبار مخلوط شدن ، اميختن و فشرده شدن مواد به داخل قالب ، حرارت اصطكاكي ناشي از گردش و درگيري مارپيچ و مواد براي پلاستيكيت نمودن نسبي مواد كافي است . حرارت خارحي براي تثبيت دما در اغاز عمليات لازم است . برخي از مواد براي فرايند ذوب مارپيچهايي با طراحي ويژه نياز دارند . تعدادي از ماسينها داراي دو مارپيچ موازي مي باشند تا ظرفيت افزايش يافته و مواد بهتر مخلوت شوند .

اكسترودرها با قطر داخلي مخزن و مقدار ماده اي كه در ساعت مي تواند پلاستيكيت كنند مشخص و فروخته مي شوند . ظرفيت اكسترودر براي پلي اتيلن با دانسيته كم ممكن است كمتر از 2 كيلو گرم تا 5000 كيلو گرم در ساعت متغير باشد و قطر مارپيچ از 25mm تا 800mm متغير مي باشد .

در غالب فرايندهاي اكسترودر ، پلاستيك 5 مرحله زير را طي مي كند :

اكسترودر : مواد پلاستيك شده و به داخل فالب يا اريفيس ( روزنه ) رانده مي شود .

قالب : مذاب داغ يا پلاستيك نرم شده شكل مي كيرد .

شكل دهي : مواد داغ مجددا كشيده مي شوند يا شكل مي گيرند .

شكل دهي بعدي : مواد پليسه گيري مي شوند ، بريده مي شوند و......

فرايند ثانويه : مواد مجددا بريده و يا به شكل دلخواه در مي ايند يا با هم يك مجموعه منتاژي را تشكيل مي دهند .

اكسترودر براي مخلوط نمودن و اميختن پلاستيك با پلاستي سايزرها ، رنگ دهنده ها ، و ساير اجزا نيز بكار مي روند . با عبور دادن مواد قالب گيري از داخل حفره هاي قالب اكسترودر توليد مواد اكسترود شده اسپاگتي كلي مكند كه در ابتدا سرد شده و سپس به شكل مواد گرانول بريده مي شوند . اين دانه ها در ماشينهاي اكسترودر و قالب هاي تزريقي بطور وسيعي كار برد دارند .

در خروج پلاستيكهاي مذاب از اكسترودر بوسيله قالب شكل مي گيرند . قالبها مي توانند از فولاد نرم ساخته شوند ولي براي فرايند هاي طولاني مدت بايد از فولاد كروم موليبدن استفاده شود . الياژهاي ضد زنگ براي مواد خورنده كاربرد دارند .

براي اينكه قطعه اكسترود شده پس از سرد شدن داراي سطح مقطع دقيق باشد بايد در طراحي اريفيس دقت بسيار نمود . براي مقاتع پيچيده جايي كه بايد قسمتهاي نازك يا لبه هاي تيز شكل داده شوند ، سرد شدن بسيار سريعتر انجام مي كيرد . در نيجه چنين سطوحي اول منقبض شده و كوچك تر از اندازه دلخواه مي شوند . مفهوم اين مسئله اين است كه شكل قالب و پلاستيك اكسترود شده ممكن است با يكديگر تفاوت داشته باشد . براي اصلاح اينگونه مناطق اريفيس موجود در قالب بزرگتر ساخته مي شود .

فراوردهاي اكسترودر بسته به نوع كاربرد مي توانند به6 گروه اصلي تقسيم گردند :

ميله و پروفيل

لوله

فيلم و ورق

تك رشته ها

پوششهاي اكستروژن

پوشش سيم و كابل

اكستروژن پروفيل :

توليد فراورده هاي ميله اي شكل از يك اريفيس مدور در يك قالب احتمالا ساده ترين فرايند اكستروژن باشد . برخي فراورده هاي اكستروژن از طريق قالب هاي افقي توليد شده و با جت هوا ، باريكه هوا ، يا پوسته خنك كننده خنك مي شوند . تعدادي از اشكال پروفيلي براي كاربردهاي گوناگوني توليد مي شوند . ريل يا چهرچوب شيار دار براي درها و پنجره هاي كشوي از جنس وينيل مثال هاي شناخته شده اي در اين زمينه مي باشند . قطعه اكسترود شده گاهي به وسيله صفحات تنظيم ، كفشكها ، يا غلطكها به اشكال گونا گون تبديل مي شوند . مثلا نوار مسطح ممكن است بعدا به فرم كنگره دار تبديل شود و يا ميله مدور در حالي كه هنوز داغ است بصورت بيضي يا شكلهاي ديگر تغير شكل دهد .

اكستروژن لوله :

ابعاد خارجي لوله ها به وسيله يك اريفيس و ابعاد داخلي به وسيله سنبه ( MANDREL ) ( گاهي به نام سوزن ( PIN ) خوانده ميشود ) شكل مي پذيرد .

سنبه به وسيله قطعه نازك فلزيبنام چنگك ( SPIDER ) در موقعيت خود قرار مي گيرد .

قطر لوله با عمل كشش نيز قابل كنترل است . اگر لوله سريعتر از سرعت مواد مذاب اكسترود شده كشيده شود محصولي نازكتر و با قطر كمتري به دست مي ايد.

باي ممانعت از تغير شكل ، قبل از سرد شدن، انتهاي لوله بسته مي شود . اين فشار هوا لوله را كمي منبسط مي كند . لوله داغ از داخل طوقه تنظيم يا طوقه خلا ء عبور مي كند تا قطر خارجي ان ابعاد دقيق خود را پيدا كند . ضخامت ديواره لوله بوسيله سنبه و قالب كنترل مي شود .

اكستروژن ورق و فيلم :

دو روش اساسي در توليد فيلم وجود دارد .

اكستروژن فيلم به روش ريخته گري يا شكاف .

اكستروژن فيلم به روش بادي ( لايه مسطح يا لوله اي )

فيلمها و ورقه ها هر دو با اكسترود نمودن مواد گرما نرم مذاب از داخل فالبي با شكاف افقي طويل توليد مي شوند . تغذيه مواد به داخل قالبهي به شكل رخت اويز يا ( T ) انجام شده با تنظيم فك دم قالب به فرم دلخواه در مي ايند . بوسيله راهنماي قالب يا تغير اندازه عرضي قالب مي توان پهناي محصول را كنترل كرد .

يك گلوگاه قابل تنظيم در اكستروژن ورق مورد استفاده واقع مي شود . قالبهاي توليد ورق معمولا بزرگتر بوده و بستر قالب انها نسبت به قالب توليد فيلم وسيع تر است . اكستروژن ورق به روسهاي غلتك سرد ومخزن اب هر ود كاربرد تجارتي دارند . براي توليد ورقي بدون نقص و تميز در روش مخزن اب بايد درجه حرارت ، لرزش ، و جريان اب با دقت كنترل شود . اين روش بسيار سريع بوده ومعمولا براي توليد لايه هاي ضخيم بكار مي رود .

روشهاي غلتك سرد منجر به بهبود خواص اپتيكي ورق فيلم مي شود . اين روش همچنين ساخت فيلمهاي سخت تر را ممكن مي سازد . سكاف هر دو روس اكستروژن ، فيلمي با تولرانس كمتر در ضخامت توليد نموده و همچنين ساختار مولكولي را در يك جهت منظم مي سازد .

جدول زير برخي از مشكلات معمول در اكستروژن ورق را همراه با راه حلها ارئه مي كند .

براي توليد فيلم يا ورقهاي كه از چند رزين درست مي شوند ، بطئر همزمان چندين رزين در قالب هاي جند گانه اكسترود مي شوند ( كامپوزيت ، لايه دار كردن ) .

فيلمها ممكن است به شكل محلول روي تسمه نقاله هاي صيقلي به طور سرد اكسترود شوند . حلال با عمل تبخير جدا شده و جمع اوري مي شود تا مجددا مورد استفاده قرار گيرد . خود پلي وينيل ها ، پلي كربناتها ، استاتها ، و پلي سولفونها پلاستيكهاي هستند كه با روش اكسترود سرد توليد مي شوند .

اكستروژن بادي فيلم ( لايه نازك ) :

فيلم اكسترود شده به روش لوله اي يا بادي مشخصا از فيلم اكسترود شده به روش شكافي مت ‌مايز مي با شد . فيلمهاي بزرگتر يا ارزانتر با روش اكستروژن بادي فيلم توليد مي شوند .

در روش اكستروژن بادي فيلم ، مواد مذاب از درون مجراي قالب و گرداگرد سنبه به خارج رانده شده و لايه نازكي را به وجود مي اورد .اين فيلم از اريفيس به شكل لوله خارج مي شود .

اين فرايند مشابه فرايندي است كه درساخت لوله بكار مي رود . اين لوله به وسيله هوابب كه از ميان سنبه دميده مي شود منبسط مي گردد تا ضخامت مطلوب را پيداكند . اين فرايند مشابه پر كردن بادكنك از هوا است . لوله معمولا به وسيله هواي خروجي از حاقه خنك كننده كه در اطراف قالب قرار دارد خنك مي شود . ناحيه انجماد منطقه اي است كه درجه حرارت لوله به زير نقطه نرم شدن پلاستيك مي رسد . منطقه انجماد نشان دهنده تغيري در سرد شدن پلاستيك از مذاب بيشكل به وضعيت جامد تقريبا كريستالي مي باشد . در بعضي از پلاستيكها خط انجماد قابل ديدن نيست .

ابعاد و ضخامت فيلم نهايي به وسيله عوامل متعددي از جمله سرعت اكستروژن ، سرعت كشيده شدن ، دهانه قالب ( اريفيس ) ، دماي مواد و فشار هواي داخل حباب يا لوله كنترل مي شود .

نسبت دميدن ( Blow – up ratio ) : نسبت قطر حباب به قطر قالب است .

فيلم اكسترود شده بادي به صورت لوله بدون درز ، فيلم مسطح ، يا فيلمهايي كه به طرق مختلف تا زده مي شوند فروخته مي شوند . توليد كننده فيلمها ممكن است در طي دميدن لوله را از يك لبه شكاف دهند . اگر لوله اي تا قطر 6.5 فوت (2 متر ) دميده شود ، پهناي فيلم مسطح ( شكافته شده و باز شده ) بيش از 19 فوت ( 6 متر ) مي با شد . قالب هاي شكاف دار با اين ابعاد عملي نيستند . فيلمهاي لوله اي براي بسته بندي ارزان قيمت مواد غذايي و پوشاك مناسب مي با شند . براي توليد كيسه از لوله هاي دميده شده فقط يك درز حرارتي لازم است .

فيلم هاي دميده شده نيمه جهت دار هستند يعني نسبت به فيلمهاي قالبهاي شكاغي مو لكولهاي كمتري در يك جهت قرار دارند .فيلمهاي بادي همزمان با انبساط لوله بوسيله فشار هوا كشيده مي شوند . اين نوع كشش باعث تعادل مولكولي بيشتري در دو جهت مي شود به اين تر تيب محصول در دو راستاي طولي و قطر حباب جهت دار مي شود .

در فيلمهاي بادي خواص فيزيكي بهبود مي يابند ولي كنترل شفافيت و ضخامت فيلم نسبت به اكستروژن شكافي مشكل تر مي باشد .

اين جدول اطلا عاتي در مورد نحوه رفع مشكلات فيلم اكسترود شده بادي ارائه مي دهد :

اكستروژن الياف :

توليد رشته هاي منفرد مشابه پروفيلهاست با اين تفاوت كه قالب داراي چند اريفيس مي باشد . اين قالبها داراي چندين منفذ كوچك مي باشند كه از انها مواد مذاب خارج مي شوند . جنين قالبهايي براي توليد گرانول ، ا لياف ، رشته ، و چند رشته ها مصرف مي شوند . كه در اينده يكي از انهارا بررسي مي كنيم .

الياف با فرايندي بنام رشته سازي كه عبارت است از بيرون راندن پلاستيك از درون سوراخهاي ريز است توليد مي شود . پلاستيكها به وسيله منفذ موجود درقالب يا رشته ساز شكل مي پزيرند .

نام اين فرايند رشته سازي از روش رشته سازي الياف طبيعي اقتباس شده است . ( منفذ كوچك زير ارواره كرم ابريشم نيزرشته ساز نامده مي شود ) .

رشته ساز ها غالبا از فلزاتي مانند پلاتين ساخته مي شوند تا در مقابل اسيد و سايدگي اريفيس مقاومت نمايند زيرا اين اريفيسها بسيار نازك تر از قطرموي انسان مي باشند . پلاستيكها بايد به صورت سيال در بيايند تا توانايي عبور از اين منافذ كوچك را داشته باشند .

الياف اكريليك با فرايند رشته سازي توليد مي شوند . محلول شيميايي غليظي از طريق منافذ ريز رشته ساز به داخل حمام منعقد كننده اكسترود مي شود . در حمام محلول منعقد شده تبديل به جامد مي شود و الياف اكريليك اكريلان را تشكيل مي دهد . اين الياف پس از شستن ، خشك شدن و چين خوردن ( چروك شدن ) در طول معيني بريده شده و عدل بندي و به كارخانجات نساجي حمل مي گردد تا در انجا به فرش ، پوشاك ، و ساير فراورده ها تبديل گردد .

سه روش اساسي در رشته سازي الياف وجود دارد :

رشته سازي مذاب : در اين روش پلاستيكهايي مانند پلي اتيلن ، پلي پروپيلن ، پلي وينيل ، پلي اميد و پلي استرهاي گرما نرم ذوب شده و به درون رشته ساز رانده مي شوند . رشته ها در اثر تماس با هوا جامد شده و سپس از ساير قسمتها عبور مي نمايند .

رشته سازي با حلال : پلاستيكهاي مانند11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: