مقالات

بررسی انواع قالب‌ها در فرآیند اکستروژن پلاستیکی

معرفی انواع قالب‌ها در فرآیند اکستروژن پلاستیک

در اکستروژن پلاستیک انواع قالب‌ها استفاده می‌شود. این قالب‌ها تفاوت و پیچیدگی‌های متفاوتی دارند، اما برخلاف فرآیندهای غیر پیوسته‌‌ای مانند قالب گیری تزریقی، وجه مشترک همه این قالب‌ها امکان اکستروژن پیوسته پلیمر مذاب است.

معرفی قالب اکستروژن دمش فیلم

ساخت فیلم پلاستیکی برای محصولاتی مانند کیسه‌های خرید و ورق‌های پیوسته با استفاده از خط تولید دمش فیلم انجام می‌شود.

این فرآیند تا رسیدن به قالب مثل اکستروژن عادی است. سه قالب اصلی در این فرآیند وجود دارد : 

• حلقوی (یا ضربدری)
• عنکبوتی
• مارپیچ

 قالب‌های حلقوی ساده ترین این قالب‌ها هستند، در این نوع قالب مذاب قبل از خارج شدن از قالب، به سراسر سطح مقطع قالب متصل است که این موضوع جریان ناهموار را در پی خواهد داشت. 

قالب‌های عنکبوتی یک سنبه مرکزی دارند که از طریق تعدادی پایه به حلقه بیرونی قالب متصل می‌شود. اگرچه جریان در این قالب متقارن تر از قالب‌های حلقوی است، اما خط جوش‌هایی به وجود می‌آورد که فیلم را ضعیف می‌کند. 

قالب‌های مارپیچی این مزیت را دارند که خطوط جوش و جریان نا متقارن را از بین می‌برند، اما از سایر قالب‌ها پیچیده تر هستند.

مذاب قبل از خارج شدن از قالب تا حدودی سرد می‌شود تا لوله نیمه جامد ضعیفی حاصل شود. قطر لوله در اثر فشار هوا به‌ سرعت گشاد شده و لوله با غلتک به سمت بالا کشیده می‌شود. درنتیجه پلاستیک هم از جهت عرضی و هم در راستای کشش منبسط می‌شود. کشیدن و دمش باعث می‌شود که فیلم خروجی نازک تر از لوله اکسترود شده باشد و زنجیره‌های مولکولی پلیمر نیز در جهت بیشترین کرنش پلاستیک، به خط شوند.

 اگر فیلم بیش از آنکه دمیده می‌شود، کشیده شود (قطر نهایی لوله نزدیک به قطر اکسترود شده شود)، مولکول‌های پلیمر با جهت کشش همسو شده و فیلم در آن جهت قوی می‌شود، اما در جهت عرضی ضعیف. اگر هم قطر فیلم خیلی بزرگ‌تر از قطر اکسترود شده باشد، در جهت عرضی مقاومت بیشتر، اما در جهت کشش مقاومت کمتری خواهد داشت. 

پلی‌اتیلن و سایر پلیمر‌های نیمه بلوری، با خنک شدن فیلم در خط تولید سرما، بلوری می‌شوند. هم‌زمان با ادامه خنک شدن، چند غلتک فیلم را می‌کشند و سپس می‌توان آن را دو یا چند رول ورق تقسیم کرد.

کاربرد قالب اکستروژن ورق / فیلم

دستگاه اکستروژن ورق / فیلم برای اکسترود ورق یا فیلم‌های پلاستیکی با ضخامت زیاد قابل استفاده است. برای این منظور دو نوع قالب T شکل و چوب‌ لباسی شکل استفاده می‌شود. این قالب‌ها جریان پلیمر مذاب را از خروجی دایره‌ای شکل اکسترودر به یک جریان مسطح نازک، تغییر جهت داده و هدایت می‌کنند و جریان ثابت و یکنواخت در کل سطح مقطع قالب به وجود می‌آورند. با کشیدن ورق‌ها روی مجموعه‌ای از رول‌های خنک کننده، علاوه بر خنک شدن، ضخامت ورق و بافت سطح آن نیز تعیین می‌شود. اغلب برای به دست آوردن خواص ویژه‌ای مثل جذب اشعه UV  و مقاومت به نفوذ اکسیژن، از کواکستروژن برای نشاندن یک یا چندلایه روی یک ورق پایه استفاده می‌شود.

پس از اکستروژن فیلم می‌توان با فرآیند ترموفرمینگ (شکل‌ دهی حرارتی) ورق‌های تولید شده را به شکل دلخواه درآورد.

قالب اکستروژن لوله

قالب‌های اکسترود لوله (مثلاً لوله‌های پی وی سی) بسیار شبیه قالب‌های اکستروژن فیلم است. هنگام استفاده از این قالب‌ها، با اعمال فشار مثبت از داخل یا فشار منفی از بیرون لوله، می‌توان قطر آن را به مقدار موردنظر رساند. 

فرآیند قالب اکستروژن پوششی

این فرآیند برای کشیدن یک روکش پلاستیکی روی سیم برای عایق بندی آن استفاده می‌شود.

برای پوشش دهی سیم دو نوع قالب مختلف به کار می‌رود:

1. لوله‌ای (یا پوششی)
2. فشار

در قالب لوله‌ای، مذاب پلیمر تا قبل از لبه قالب، با سیم تماس پیدا نمی‌کند اما در قالب فشار، مذاب قبل از رسیدن به لبه قالب، با فشار بالا (برای اطمینان از چسبندگی) با سیم در تماس است. لذا در مواردی که نیاز است پوشش ایجاد شده کاملاً به سیم بچسبد از قالب فشاری و در غیر آن از قالب لوله‌ای استفاده می‌شود. 

معرفی دستگاه کواکستروژن

کواکستروژن، اکستروژن هم‌ زمان چندلایه از مواد است. در این نوع از دستگاه اکستروژن، دو یا چند اکسترودر، جریان حجمی‌ثابت از پلاستیک‌هایی با ویسکوزیته‌های مختلف را ذوب و به یک قالب واحد می‌رسانند تا به شکل دلخواه درآید. این فن آوری در هر یک از فرآیندهای توضیح داده شده در بالا (دمش فیلم، پوششی، لوله و ورق) قابل استفاده است. ضخامت لایه توسط سرعت و نسبت تزریق اکسترودر‌های مختلف کنترل می‌شود.
در واقعیت، یک پلیمر تنها نمی‌تواند تمام خواسته‌های یک کاربرد خاص را برآورده کند. اکستروژن ترکیبی مواد مخلوط شده را اکسترود می‌کند، اما کواکستروژن، مواد مختلف را به‌صورت لایه‌های مختلف در محصول اکسترود شده حفظ می‌کند و درنتیجه اجازه می‌دهد مواد مناسب با ویژگی‌های مختلف مثل نفوذپذیری اکسیژن، مقاومت، سختی و مقاومت در برابر سایش، هر یک در محل مناسب خود قرار گیرند.

پوشش اکستروژن چیست؟

پوشش اکستروژن از طریق فرآیندی مثل دمش فیلم برای پوشش دادن یک لایه اضافی روی کاغذ، فویل یا فیلم به کار می‌رود. مثلاً می‌توان از این فرآیند برای بهبود خواص کاغذ، از طریق پوشاندن آن با پلی اتیلن برای مقاومت بیشتر در برابر آب، استفاده کرد. همچنین از لایه اکسترود شده می‌توان به‌عنوان چسب برای چسباندن دو لایه با مواد مختلف استفاده کرد.

فرآیند اکستروژن ترکیبی

اکستروژن ترکیبی فرآیندی است که یک یا چند پلیمر را با مواد افزودنی مخلوط کرده و ترکیبات پلاستیکی ساخت و تولید می‌کند. مواد اولیه ممکن است به شکل گلوله، پودر یا مایع باشند، اما محصول فرآیند معمولاً به‌ صورت گلوله است که در سایر فرآیندهای پلاستیک سازی مانند اکستروژن و قالب گیری تزریقی استفاده می‌شود. در اکسترودرهای رایج می‌توان از یک مارپیچ یا دو مارپیچ استفاده کرد، اما در اکسترودر‌های ترکیبی، برای اختلاط مناسب مواد، لازم است از نسخه‌‌های دو مارپیچ استفاده شود.

انواع ماشین آلات اکسترودر

اکسترودر‌های دو مارپیچ دو نوع فرعی دارند: 

1. گردش در جهت یکسان
2. گردش در خلاف جهت

این نام‌گذاری به جهت نسبی دوران هر مارپیچ در مقایسه با مارپیچ دیگر اشاره دارد. در حالت گردش در جهت یکسان، هر دو مارپیچ در جهت عقربه‌‌های ساعت یا در خلاف جهت ساعت می‌چرخند؛ اما در حالت گردش در خلاف جهت، یک مارپیچ در جهت عقربه‌های ساعت و دیگری در خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد. نشان داده شده است که به ازای سطح مقطع و سرعت محوری یکسان، درجه اختلاط اکسترودر‌های دو مارپیچ ِگردش در جهت یکسان بیشتر است.

بااین‌ حال، فشار به وجود آمده در اکسترودر‌های گردش در خلاف جهت بیشتر است. مارپیچ ممکن است از تراشکاری یک استوانه یا از قرارگیری مارپیچ‌های کوچک تر روی یک شافت هزارخار ساخته شده باشد. در حالت دوم چون مارپیچ‌‌ها امکان تعویض و جابجایی سریع دارند، استفاده برای فرآیند‌های اکستروژن مواد مختلف، امکان پذیر و تعمیر و نگهداری نیز آسان تر است.

مزیت دستگاه اکستروژن

در زمان بازاریابی و به هنگام خرید و فروش اکستروژن روی ویژگی‌های مثبت آن بسیار تاکید می‌کنند. به طور خلاصه می‌توان به مهم‌ترین مزایای استفاده از آنها اشاره کرد:

"مزیت بزرگ اکستروژن آن است که می‌توان پروفیل‌هایی مانند لوله را به هر طولی ساخت و تولید کند. اگر ماده به‌اندازه کافی انعطاف‌پذیر باشد، می‌توان لوله‌ها را در طول‌های طولانی به‌طوری‌ که روی یک حلقه جمع شوند، تولید کرد."

سایت ماشین بازار محصولات و ماشین آلات مورد نیاز تولیدکنندگان را معرفی می‌کند. تولیدکنندگان دانش بنیان و غیردانش بنیان که به دنیال خرید ماشین آلات صنعتی به صورت قسطی هستند، می‌توانند به سایت ماشین بازار مراجعه کنند و ماشین آلاتی که در خط تولید کارخانه شان کاربرد دارد، انتخاب کنند.