اسکرو، بارل و هیترها در فرایند اکستروژن

Print Friendly, PDF & Email

اسکرو، بارل و هیترها

اسکرو (screw) مواد را به جلو منتقل می کند، باعث گرمایش پلیمر و در نهایت ذوب آن می شود، باعث مخلوط کردن و هموژن شدن مذاب می شود و درنهایت باعث انتقال مذاب به دای می گردد. بارل و هیترها باعث کمک به گرمایش و مذاب پلیمر با کنترل دما در نواحی مختلف اکسترودر می شوند، و از تخریب و افزایش بیش از حد دمای پلیمر جلوگیری می کنند. اسکرو که در تماس با بارل است، دای را با پلیمر تغذیه می کند و فشاری در ناحیه دای ایجاد می کند.

بارل در شکل ۱ نشان داده شده است. هیترها در طول بارل قرار دارند و ترموکوپل هایی در هر ناحیه که دمای هیترها و بارل را کنترل می کنند. هیترها تمام نواحی کاربردی بارل را پوشش می دهند و نقاط سرد و داغ را در بارل به حداقل می رسانند. در یک ناحیه دمایی اکسترودر، ممکن است یک، دو یا سه حلقه هیتر با یک ترموکول که آنها را کنترل می کند، وجود داشته باشد. در نظر بگیرید که یکی از هیترهای نردیک ترموکوپل بسوزد، دو هیتر بعدی نیاز دارند تا انرژی مورد نیاز را تامین کنند، لذا نزدیک دو هیتر بعدی دما افزایش می یابد. بنابراین برای رسیدن به یک دمای یکنواخت سریعا باید نسبت به تعویض هیتر سوخته اقدام کرد.

آب یا هوا در هر ناحیه برای کنترل دمای بارل استفاده می شود. در سر اکسترودر و قبل از breaker plate، گیج فشاری برای اندازه گیری فشار و یک دیسک فشار شکن برای ایمنی در این ناحیه وجود دارد، زیرا گاهی اوقات در این ناحیه فشار بصورت ناگهانی و ناخواسته فشار افزایش می یابد. بارل معمولا برای افزایش طول عمر آن با لاینری دو فلزی (bimetallic) پوشیده می شود. 

شکل 1
شکل ۱

 

بارل ها از کربن استیل جامد یا دیگر مواد ساخته می شوند. نیتراته کردن داخل بارل به مقدار ۰٫۳ میلیمتر سختی داخل بارل را افزایش می دهد. اما نیتراته کردن در زمانیکه از افزودنیهای خورنده ای مانند الیاف شیشه، افزودنیهای معندنی یا  دیگرالیاف تقویت کننده استفاده می شود، کارایی چندانی ندارد. فولاد ضد زنگ (Stainless steel) برای داخل بارل یک گزینه در اکسترودرهای کوچک است. اما فولاد ضد زنگ سخت شده مقاومت خوردگی را کاهش می دهد و فولاد ضد زنگ عملا هادی گرمایی خوبی نیست. روش دوم برای افزایش مقاومت خوردگی و ساییدگی استفاده از بارل با پوشش دو لایه فلزی است. این پوشش ضخیم تر از نیتراته کردن است (۱٫۵-۳ میلیمتر)، و مقاومت پوششی بیشتری را ایجاد می کند. جدول ۱ بعضی از پوشش ها و خواص آنها را نشان می دهد.

 

جدول 1
جدول ۱

نگرش سوم برای افزایش مقاومت سایشی یا خوردگی  استفاده از لاینر بارل است که تیوبی دیواره نازک از آلیاژفولاد ضد زنگ و نیکل ساخته شده وداخل بارل قرار می گیرد. 

فشار زیاد در بارل اکسترودر ممکن است بسیار خطرناک باشد. لذا یک دیسک فشارشکن در هد اکسترودر برای ایمنی دستگاه نصب می شود. در واقع زمانیکه افزایشی در فشار مذاب ایجاد می شود، دیسک فشار شکن عمل کرده و فشار را کاهش می دهد. بارل معمولا برای تحمل فشار ده هزار PSI (حدود ۶۹۰ بار) طراحی شده است. دیسک فشار شکن معمولا برای فشار خاصی در محدوده ۷,۵۰۰، ۸,۰۰۰ PSI یا … ساخته می شود که زیر محدوده تحمل فشار بارل است. دیسک فشار شکن پیچ شده در داخل یک مبدل فشار استاندارد، در barrel flush داخل دیواره بارل قرار می گیرد تا اطمینان حاصل شود که هیچ فضای مرده ای برای پلیمر وجود ندارد تا جمع شده و تخریب گردد.

سه نوع هیتر برای گرم کردن بارل و رابط های اکسترودر وجود دارد: میکا، سرامیک و قطعه ریخت گری. هیترها باید حداکثر نواحی بارل را پوشش دهند و محکو روی بارل نصب شده تا از ایجاد نقاط داغ جلوگیری کند و گرمایش یکنواختی در دیواره بارل ایجاد کند. معمولا اکسترودرهای بزرگ هیترهای از نوع ریخته گیر دارند و در اکسترودرهای کوچکتر از هیترهای نواری استفاده می شود. هیترهای سرامیکی برای دمای بالاتر از میکا طراحی شده اند و هر دو نوع دارای محدوده عملکرد دمایی گسترده ای هستند.

سرد کردن بارل توسط هوا یا آب انجام می شود. آب نسبت به هوا دارای محیط سرد کنندگی بهتری است و انتقال حرارت بهتری نیز انجام می دهد. اما آب گرانتر است و نیاز به سیستم گردش آب دارد. مجری آب ممکن است کثیف شوند یا اینکه بسته شوند، لذا احتیاج به نگهداری سیستم وجود دارد. اگر این امکانات فراهم شود استفاده از آب بسیار موثر خواهد بود و بخوبی کار خواهد کرد. سیستم خنک کن در شکل ۲ نشان داده شده است.

 

شکل 2
شکل ۲

شیارهای ایجاد شده در روی بارل در سیستم هوایی سطح اضافی ایجاد می کنند که بازدهی سردکردن را افزایش می دهند. سیستم خنک کن هوایی دارای دریچه های ضربه گیری بالای فن ها برای تنظیم جریان هوا است که حداکثر راندمان در فرایند پلیمرهای متفاوت ایجاد می کند. 

همچنین دیدن این مطلب!

سیستم تغذیه اکسترودر

  سیستم تغذیه اکسترودر دو سیستم تغذیه جامد که بر پایه نیروی جاذبه زمین است …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

حاصل عدد زیر را وارد نمایید: * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.