دستگاه اکسترودر (Extruder) در واقع ماشینی است که مواد اولیه را از طریق قیف تعبیه شده در بالای آن جهت تولید محصول یکنواخت و نواری با سطح مقطع (مثلا زغال فشرده چینی)، وارد این ماشین میکنند و این مواد پیش گرم میشوند بعد از ذوب شدن این مواد دستگاه نیروی لازم جهت فشار و رانده شدن مواد مذاب به سمت انتهای ماشین و عبور آن از میان قالب را وارد میکند که منجر به خروج محصولی یکنواخت و یکپارچه که دارای سطوح مقطع است مینماید و دارای انواع تک ماردونه و جفت ماردونه است.
اجزای دستگاه اکسترودر
اجزا و قطعات مکانیکی دستگاه اکسترودر عبارتند از:
قیف تغذیه
شاسی اکسترودر
ماردون
صافی (Gauze Filter) و صفحه سرعت شکن (Breaker plate)
الکتروموتور
گیربکس
هد
قالب
قیف
قیف تغذیه به عنوان یکی از اجزای دستگاه اکسترودر به شمار میرود در واقع مواد جامد از طریق قیف وارد سیلندر میشود و شکل ظاهری قیف بسته به نوع مواد متفاوت است.
شاسی اکسترودر
شاسی اکسترودر از جنس فلزی و به شکل استوانه ساخته میشود که سیلندر ماردون در داخل آن قرار میگیرد. این شاسی دارای سوراخهایی است که با عبور دادن آب گرم و سرد، میتوانیم میزان دما را در دستگاه اکسترودر کنترل کنیم اگر میزان دما کنترل نشود، محصول خروجی خواهد سوخت و در اصطلاح میگویند اسکورچ شده است.
ماردون
شکل ظاهری ماردون، مارپیچی است و از آن جهت مخلوط کردن و انتقال حرارات به مواد و پخت مواد پلیمری، در دستگاه اکسترودر به کار برده میشود. ماردونها قطعات اصلی سیلندر و اکسترودر به شمار میآیند و تعداد آن در دستگاه اکسترودر نسبت به موادی که استفاده میشود، یک یا دو است.
مارپیچ، به عنوان یکی از مهمترین قطعات مکانیکی اکسترودر
علاوه بر شاسی، ماردون نیز دارای سوراخهایی است که با عبور دادن آب گرم و سرد، میتوانیم میزان دما را در دستگاه اکسترودر کنترل کنیم. یکی از عواملی که بر میزان دمای اکسترودر تاثیر میگذارد سرعت ماردون یا مارپیچ است یعنی هر چه سرعت ماردون زیاد باشد میزان دمای محصول خروجی زیاد خواهد بود. مارپیچ در دستگاه اکسترودر تک ماردونه دارای سه ناحیه یا زون است. ناحیه تغذیه، ناحیه ذوب یا انتقال و ناحیه پمپ میباشد که هر ناحیهی ماردون وظیفهی خاصی را به شرح ذیل بر عهده دارد:
ناحیه تغذیه یا انتقال مواد جامد به سیلندر: وظیفه این قسمت انتقال مواد جامد از قیف به کانال ماردون (مارپیچ) است بلافاصله بعد از رسیدن مواد به کانال، فشرده و به سمت پایین کانال هدایت میشود. به دلیل وجود اصطکاک در محفظه کانال، سرعت چرخش مواد کمتر از سرعت چرخشی ماردون است لذا منجر به لغزش مواد در جهت محوري میشود براي حرکت رو به جلو مواد این اصطکاک لازم است. برای اینکه اصطکاک بین محفظه و مواد، ضریب بالایی داشته باشد بخش تغذیه را توسط آب سرد، خنک میکنند.
ناحیه انتقالی یا ذوب: در این بخش با حرارات دادن مواد را ذوب و مخلوط مینمایند در واقع مواد جامد در مقابل پره جلویی ماردون هل داده میشوند. طول این قسمت بستگی به خاصیت مواد، هندسه ماردون و شرایط ساخت و تولید دارد.
ناحیه اندازه گیری (مترینگ) و پمپاژ: بخش اندازهگیری برای اکسترودر از اهمیت ویژهای برخوردار است در این ناحیه مواد مذاب به صورت یکپارچه و یکنواخت فشار داده میشود تا به سمت جلو رانده یا پمپاژ شود و از قالب عبور کند.
صافی و صفحه شکن
صفحه صافی یکی دیگر از اجزای مهم دستگاه اکسترودر محسوب میشود و مکان قرارگیری آن در ماشین، بعد از مارپیچ و قبل از دای (قالب) است. این صفحه در واقع توری از جنس سیمی بسیار ظریف است که هرگونه ناخالصیها را از مواد مذاب جدا میکند در صورت حذف این صفحه احتمال مسدود شدن سوراخهای قالب وجود دارد لذا وجود صافی در روزن ران ضروری است. مقیاس تصفیهی صفحه فیلتر، معمولا 120 تا 150 میلی است یعنی ناخالصیها و مواد ناهمگون از مذاب تا این مقیاس جدا میشود ولی باز ممکن است ذرات و ناخالصیهایی ریزتر از این مقیاس وجود داشته باشند که موجب ترکهای خیلی ظریف (مویی) در محصول خروجی شوند برای جلوگیری از این خطا از فیلترهای بسیار ظریف استفاده میشود که ناخالصیها را از مذاب تا 45 میلی تصفیه میکند و باعث بالا رفتن کیفیت خروجی و افزایش طول عمر محصول میشود.
صافی به عنوان یکی از اجزای دستگاه اکسترودر
به خاطر ظریف بودن صفحات فیلتر احتمال صدمه دیدن آن توسط ناخاصیهای مذاب مثل گیر کردن این ناخالصیها در تور یا شکستن آن وجود دارد لذا برای محافظت از این تور بسیار ظریف در مقابل مواد ناهمگن از یک صفحه سرعت شکن (Breaker plate) استفاده میشود. این صفحه دارای سوراخهای ریز زیادی که مماس بر یکدیگرند، هستند و با نام نگهدارنده توری هم شناخته میشود که موقعیت آن پس از صافی است و اجازهی ورود ذرات جامد سوخته شده را نمیدهد لذا فقط مواد مذاب به سمت دای حرکت میکند. علاوه بر آن جریان حلزونی مواد مذاب را به جریان خطی تبدیل میکند که وظیفهی اصلی صفحه سرعت شکن محسوب میشود در واقع با ایجاد فشار معکوس به بهتر شدن اختلاط مواد مذاب کمک میکند به منظور مدیریت صفحه سرعت شکن بعد از این صفحه شیری قرار دارد که توسط آن میتوان میزان فشار را در قالب کنترل کرد. سوراخهای ظریف تور صافی به مرور زمان با کار کردن مسدود میشود لذا نیاز به تعویض به موقع دارند. در اکثر ماشینهای اکسترودر پیشرفته وقتی صافی صدمه میبیند و نیاز به تعویض دارد، این کار بدون متوقف کردن دستگاه صورت میگیرد.
الکتروموتور به عنوان یکی از اجزای دستگاه اکسترودر
الکتروموتورهای چرخشی از 2 بخش که یکی ثابت و دیگری متحرک است ساخته شدهاند که به قسمت متحرک روتور گفته میشود و به قسمت ثابت که عموما در داخل موتور قرار دارد استاتور یا ایستانه گفته میشود. قسمت روتور الکتروموتورهای دوار تحت تاثیر میدان مغناطیسی تولید شده در استاتور، قرار میگیرد که منجر به ایجاد گشتاور که عاملی برای چرخش یک جسم به دور خود که در اینجا روتور است، میشود.