اتصالات, اخبار, لوله

عوامل موثر در تولید پلی تیلن(بخش دوم)

پلی اتیلن تک جداره

پیمانه گیری (Dosing)

زمانیکه برای تولید لوله از مواد بی رنگ و مستربچ سیاه یا سایر مواد افزودنی استفاده شود به کارگیری سیستم پیمانه گیری نیاز می باشد. این سیستم، نسبت دقیق مواد اولیه به مستربچ را تنظیم می کنید. از این رو باعث تولید محصول همگن و با کیفیت خوب در طول لوله می شود. در شرایط فوق اگر اکسترودر دارای سیستم پیمانه گیری نباشد می بایست با استفاده از یک مخلوط کننده خشک اول مواد و مستربچ با نسبت مناسب با هم تماماً مخلوط شوند. معمولاً سیستم های پیمانه گیری به همراه اندازه گیری جرمی استفاده می شوند.

پلی اتیلن

(Hopper)

محل ورود مواد اولیه به درون اکسترودر قیف نامیده می شود. برای جلوگیری از ورود احتمالی قطعات و ذرات ریز فلزی به داخل اکسترودر لازم است در دهانه قیف یک آهنربای مشبک جاسازی گردد.

 اکسترودر (Extruder)

اکسترودر به عنوان قلب اصلی خط تولید لوله از اهمیت بسیاری برخوردار بوده و بایستی دارای کمترین ویژگی هایی چون گشتاور، دبی، و انعطاف پذیری زیاد باشد و مذاب یکنواخت، همگن و با دمای نسبتا کم ایجاد کند تا بتوان از آن محصولی با کیفیت عالی و با تکرار پذیری خوب تولید کرد. دستگاه اکسترودر شامل قطعات و قسمت های متعددی می باشد که در ادامه به تفصیل به ویژگی ها و الزامات هر کدام پرداخته می شود.

تجهیزات بالادست خط اکسترودر:

  1. الکتروموتور (Electromotor)
  2. جعبه دنده (Gear Box)
  3. ماردون یا پیچ اکسترودر (Screw)
  4. سیلندر (Barrel)
  5. صافی (Screen Changer)
  6. کلگی (Die Head)
تجهیزات پایین دست خط اکسترودر:
  1. دای (Die)
  2. کالیبراتور (Calibrator)
  3. تانک خلا (Vacuum Tank)
  4.  تانک خنک کننده (Cooling Bath)
  5.  کنترل ضخامت و ابعاد
  6.  نشانه گذاری (Marking)
  7. کشنده (Haul-off Unit)
  8.  قسمت برش (Cutting Unit)
  9.  جمع کننده (Roller)

الکتروموتور (Electromotor)

الکتروموتور نیروی محرکه اکسترودر را تامین کرده و به دو صورت مستقیم (DC) و متناوب (AC) موجود می باشد. نوع مستقیم آن به دلیل کم بودن نوسانات برق مناسب تر بوده و موجب تولید محصولی با کیفیت یکنواخت می گردد. توان الکتروموتور بایست با ظرفیت اکسترودر مطابقت داشته باشد. همچنین الکتروموتور می بایست مجهز به سیستم خنک کننده باشد.

 جعبه دنده (Gear Box)

توان الکتروموتور  به دو صورت مستقیم (بدون واسطه) و غیر مستقیم (با استفاده از جعبه دنده یا تجهیزات مشابه) به پیچ اکسترودر انتقال می یابد. در حالت غیر مستقیم درجه آزادی سیستم یک درجه افزایش می یابد. در این حالت پیچ و الکتروموتور به گونه ای از هم غیروابسته بوده و آسیب هریک به دیگری منتقل نمی شود. همچنین نصب و تعمیر و نگهداری آن نیز راحت تر می باشد.

ماردون یا پیچ اکسترودر (Screw)

در فرآیند اکستروژن ترموپلاستیک ها، پیچ دارای سه وظیفه بنیادین می باشد:

  1. انتقال گرانول های جامد به جلو (Solid conveying)
  2. ذوب کردن گرانول های جامد (Plasticating)
  3. متراکم کردن مواد مذاب و آماده کردن آنها جهت شکل گیری (Metering)

از این نظر یک پیچ در طول خود به نواحی متعددی تقسیم می شود که هندسه پیچ بر حسب نیازهای آن نواحی مشخص می گردد.  عملکرد منظم پایدار و کنترل شده پیچ باعث تولید محصولی با کیفیت قابل قبول و پایدار می گردد. در اکستروژن محصولات پلی اتیلنی نیاز است که پیچ مختص فرآیند پلی اولفین ها طراحی شده باشد که اصلی ترین مشخصات آن مانع دار بودن (Barrier) و داشتن نواحی اختلاط مناسب (نظیر Maddok، Pine apple و Malefar) است. وجود نواحی اختلاط (به صورت Pine apple) در صورت استفاده از مستربچ برای تولید لوله نیاز و ضروری است ولی در صورت استفاده از مواد خودرنگ بدلیل اثرات منفی ناشی از جریان فشاری بوجود آمده از این ناحیه، استفاده از آن لازم نمی باشد.

پیچ های مانع دار (Barrier screw)

پیچ های مانع دار به دلیل افزایش بیرونی اکسترودر و همگن سازی مذاب استفاده می شوند. در پیچ های معمولی در هر گام گرانول های جامد و مذاب با هم و به شکل مخلوط در هم وجود دارند، این حالت موجب می شود که در بعضی شرایط فرآیندی، گرانول هایی به شکل تماماً مذاب نشده از اکسترودر خارج شده و وارد محصول گردد که خود موجب کم شدن شدید کیفیت محصول می گردد.

برای رفع مشکل فوق در پیچ های مانع دار در هر گام پیچ گرانول های مذاب و جامد با یک طراحی خاص از هم جدا می شوند به صورتی که در انتهای پیچ فقط مواد ذوب شده توان خروج را دارند. این طراحی به طور عمده مانع خروج گرانول های مذاب نشده از اکسترودر می گردد. دیگر مزایای پیچ های مانع دار عبارتند از:

۱- کنترل مذاب سازی گرانول ها

۲-  تولید مذاب همگن بدون گرانول های ذوب نشده

۳- کاهش دمای مذاب

۴- افزایش خروجی اکسترودر با کنترل و بهینه سازی مذاب

۵- همگن کردن مذاب به دلیل برش بسیار زیاد

۶- امکان فرآیند مواد با خواص متعدد، افزایش دامنه تولید محصول با مواد اولیه متعدد

اختلاط و همگن سازی

برای اطمینان از خروج یک مذاب یکدست از اکسترودر معمولا نواحی اختلاط زیاد در بعضی نقاط پیچ تعبیه می شود. هندسه این نواحی خاص بوده و به صورت های متعددی می باشد.

نسبت طول به قطر پیچ (L/D)

نسبت مناسب طول پیچ  به قطر برای فرآیند پلی اولفین ها بین ۲۸-۳۴ می باشد. هرچه این نسبت زیاد باشد مذاب یکدست تری بدون نوسانات تولید می گردد. قطر پیچ نیز باید متناسب با سایز لوله تولیدی باشد.

سیلندر (Barrel)

مهمترین ویژگی یک سیلندر مناسب، توان آلیاژ آن برای منتقل کردن حرارت به صورت هدایتی به گرانول ها می باشد. همچنین تعداد نواحی حرارتی، فن های خنک کننده، فشار سنج ها و دما سنج ها بایستی با طول و نواحی مختلف پیچ سازگار باشد.

گرادیان دما

گرادیان دما در طول سیلندر اهمیت حیاتی در تولید محصول با کیفیت مداوم و درازمدت دارد. مکانیسم اصلی انتقال حرارت از سیلندر به مواد از طریق هدایت حرارتی می باشد. به همین دلیل تنظیم دمای مذاب در طول پیچ تابع تنظیم دما در طول سیلندر هم می باشد. حداکثر دما برای مواد پلی اتیلنی ۲۲۰ درجه سانتیگراد می باشد و گرادیان دما بایستی به گونه ای تنظیم شود که دمای آخرین ناحیه در سیلندر کمتر از ناحیه قبل از آن باشد.

کنترل دما

با توجه به رابطه آرینوسی ویسکوزیته با دما و رابطه توانی آن با سرعت برش، پروفایل دمایی در طول سیلندر نقش مهمی در تعیین میزان تنش برشی وارد شده به پلی اتیلن حین فرایند اکستروژن دارد. بنابراین تنظیم یک پروفایل دمایی مناسب (با توجه به ماهیت گرانول مصرفی و کیفیت محصول تولیدی ) و کنترل آن موجب اطمینان از ایجاد یک شرایط خوب برای تولید محصولی با کیفیت می گردد. در این راستا یک سیستم با کنترل دما شامل موارد زیر است:

  1. تعداد  نواحی حرارتی
  2. نوع کنترلر
  3. سخت افزارهای مرتبط کننده

سیلندرهای شیار دار (Grooved Barrel)

 امروزه در نسل جدید سیلندرها به دلیل افزایش خروجی اکسترودر تغییراتی اعمال شده است. این تغییرات شامل شیار دار کردن سیلندر در ناحیه خوراک دهی می باشد که باعث بالا رفتن اصطکاک نسبی بین گرانول های جامد و سیلندر و پیچ شده و در آخر منجر به حرکت سریع تر گرانول ها در ناحیه انتقال جامد پیچ می شود. سیلندر حتماً می بایست دارای تجهیزات خنک شدن در ناحیه خوراک دهی باشد.

برای اطلاعات بیشتر به بخش سوم مراجعه کنید.

نوشته های مشابه

1 دیدگاه در “عوامل موثر در تولید پلی تیلن(بخش دوم)

دیدگاهتان را بنویسید