کالاهای ساخته شده از پلی اتیلن و پلاستیک امروزه نقش مهمی در زندگی ما ایفا می‌کنند. همین امر موجب شده است تا دستگاه‌های مورد استفاده در این زمینه نیز از اهمیت بالایی برخوردار باشند. اکسترودر پلی اتیلن که در میان اهل فن با نام اکسترودر پلاستیک نیز از آن یاد میشود، در رده همین دستگاه‌های مهم جای دارد و نمیتوان از مزایای خاص آن چشم‌پوشی کرد. چرا که برخلاف تصور عموم، ساخت انواع محصولات با مواد خاصی همچون پلیمرها، کار ساده‌ای نخواهد بود.
اگرچه پلیمرها دارای ساختار مناسبی هستند؛ اما جهت بهره‌گیری از آنها برای تولید محصولات کاربردی، باید فرایندهای مختلفی را طی نمود. خوشبختانه دستگاه‌های اکسترودر به وجود آمده‌اند تا چنین موضوعی را به طور کامل تسهیل کنند. اکسترودر مخصوص پلی اتیلن پس از دریافت مواد اولیه PE، این عناصر را با فشار بسیار زیاد و منطبق با قالب‌های از پیش تعیین‌شده، به انواع تجهیزاتی نظیر: لوله پلی اتیلن ، منهولها، انواع اتصالات، لوازم جانبی پلاستیکی و… تبدیل میکند.
تاریخچه‌ای از اکسترودرهای پلی اتیلن
«فشار و حرارت در این دستگاه‌ها نقش مهمی را ایفا می‌کنند»
فرایند اکستروژن برای قرن‌های متمادی مورد استفاده قرار می‌گرفته است. اما تا پیش از اختراع اکسترودر پلی اتیلن، این فرایند اهمیت چندانی برای بسیاری از صنایع/ کاربران نداشت. سال 1820 میلادی را میتوان به عنوان نقطه‌ی عطفی برای صنایع مبتنی بر پلاستیک بشمار آورد. زیرا با تلاشهای فردی با نام «چارلز هانکوک» که توانست اولین و درعین‌حال ساده‌ترین دستگاه اکسترودکننده مخصوص پلی اتیلن و پلاستیک را بسازد، روند ساخت این محصولات به شکل شگفت‌انگیزی تغییر پیدا کرد. بنابراین باید گفت نخستین دستگاه اکسترودر پلاستیک در ایالات متحده آمریکا و در قرن نوزدهم میلادی به تولید و بهره‌برداری رسید.
اگرچه دستگاه وی نسبت به دستگاه‌های امروزی توان چندانی نداشت. ولی در هر صورت موجب شد تا مجدداَ نظرهای گسترده‌ای به سمت فرایند اکستروژن جلب شود. این دستگاه از نوع اکسترودرهای مارپیچی بود که حتی امروزه نیز طیف مختلفی از دستگاه‌های مخصوص فرایند اکستروژن را به خود اختصاص داده‌اند. اختراعی که در آمریکا سروصدای زیادی به پا کرد و سپس به سایر نقاط جهان نیز راه یافت. متخصصان و طراحان صنعتی روند تغییر جزئیات کلی طرح آقای هانکوک را مرتباَ ادامه دادند تا به نسخه‌ای کارآمدتر و تکمیل‌تر دست یابند. درنتیجه در اواسط سال 1870 میلادی، به نقطه عطف تولید اکسترودرها رسیدیم. لازم بذکر است که:
دستگاه اکسترودر پلی اتیلن خاصی که توسط هانکوک طراحی شده بود، اگرچه به انرژی بالا و سوخت زیادی جهت فعالیت به شکل مداوم نیاز داشت. اما موجب می‌شد تا میزان کلی مصرف مواد اولیه کمتر شود. امری که خود، یک مزیت بی‌نظیر برای تولیدکنندگان محصولات پلاستیکی به شمار می‌آید. (ذخیره هزینه)
شناخت ماهیت کلی دستگاه‌های اکسترودر
حال که به طور کامل در مورد تاریخچه اکسترودر پلی اتیلن صحبت کردیم، بهتر است به ماهیت و کاربرد اصلی این ابزارآلات ویژه نیز بپردازیم تا بتوانید به درک بهتری از آنها دست پیدا کنید. به‌طورکلی از اکسترودر در جهت انجام فرایند اکستروژن (شکلدهی) به مواد مختلف پلاستیکی، بهره گرفته میشود. دستگاه‌های مدنظر قطعات مختلفی دارند که از یک سمت پلیمر را دریافت کرده و از سمت دیگر محصول نهایی را خارج می‌کنند.
برای ساده‌سازی این امر، تصور کنید دستگاه اکسترودر دارای یک بخش خروجی و ورودی مجزا از همدیگر است. شما به‌عنوان اپراتور اصلی دستگاه، ابتدا وظیفه دارید پلیمرها را وارد مخزن بخش ورودی کنید. سپس دستگاه به کمک فشار بسیار بالا، این پلیمرها را به طول کامل شکلدهی (اکسترود) خواهد کرد. در ادامه محصول بر اساس قالب تعیین شده، در اختیارتان قرار می‌گیرد. یعنی انواع:
- پایپ‌های PE،
- منهول پلی اتیلن ،
- اتصالات پلاستیکی،
- مخازن سپتیک،
و سایر محصولات جانبی در سایزهای مختلف و منطبق با قالب‌های از پیش طراحی شده، شکل داده شده و پس از سرد شدن و انجام آزمایشات کنترل کیفیت، قابل عرضه به بازار خواهند بود. شاید بپرسید مزیت اصلی اکسترودر پلی اتیلن در این فرایند چیست؟!. در پاسخ به این پرسش مهم باید گفت دستگاه اکسترودر پلاستیک به ما اجازه میدهد تا محصولات بی‌شماری را بدون هدررفت مواد اولیه در کوتاه‌ترین زمان ممکن به تولید برسانیم.
بعلاوه اینکه برای شکلدهی هندسه‌های پیچیده، گزینه‌ای ایده آل بشمار می‌آیند. دستگاه‌های اکسترودر خاصی که امروزه در صنایع بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند، محدودیت خاصی ندارند. به‌همین دلیل میتوانند به‌صورت مداوم دست به تولید محصولات پلیمری بزنند. دنیای امروزی ما که در آن انبوهی از محصولات پلاستیکی مشاهده میشود، بطور کامل مدیون دستگاه‌های اکسترودر است.
انواع دستگاه‌های اکسترودر پلی اتیلن
اکسترودر پلی اتیلن در مدلهای گوناگونی به تولید می‌رسد که هر یک از آنها دارای ساختارهای خاص خود هستند. این ساختارها به ما اجازه می‌دهند دستگاه را مطابق نیازهای خود (جهت تولید محصولات مدنظرمان) به کار ببریم. چنین مزیت بزرگی در صنایعی همچون کارخانجات تولید لوله پلی اتیلن، به‌شدت مفید خواهد بود. دو مدل اصلی دستگاه‌های اکسترودر که میتوان از آنها بهره برد، عبارت‌اند از:
- مدلهای تک ماردون؛
- و اکسترودرهای دو ماردون.
در ادامه به بررسی این دستگاه‌های خاص می‌پردازیم؛ زیرا هر دو از اهمیت بالایی برخوردار هستند.
اکسترودر پلی اتیلن تک ماردون
از اکسترودر پلی اتیلن تک ماردون با نام‌های دیگری همچون اکسترودر one screw نیز یاد میشود. دلیل نام‌گذاری این محصول بدین نام، وجود یک ماردون (مارپیچ) ویژه در ساختار درونی آن محسوب است. این نوع اکسترودر را میتوان متداول‌ترین مدل مربوطه‌ی موجود در بازار برای تولید محصولات پلاستیکی برشمرد.
در اکسترودرهای تک ماردون، مواد اولیه به درون بخش مرکزی دستگاه ورود پیدا می‌کنند و سپس به کمک حرارت بسیار بالا، به حالت مذاب و منعطف (قابل فرم‌پذیری) در می‌آیند. ساختار درونی اکسترودرهای تک ماردون به شکلیست که هرچه به جلوتر حرکت کنیم، عمق معبر کلی آن کاهش پیدا میکند. این طراحی ساده ولی درعین‌حال کاربری، به ما اجازه میدهد تا مواد اولیه حرارت دیده را به میزان مدنظر خود فشرده کنیم. طبیعتاً این نوع فشرده‌سازی به جهت:
- تغییر شکل مواد اولیه؛ و
- ساخت محصول نهایی،
امری ضروری شناخته میشود. مهمترین قسمتی که به محصولات نهایی شکل میدهد، حدیده خاصی است که در قسمت انتهایی دستگاه جای دارد. این حدیده به مانند قالبی خاص عمل میکند. یعنی باعث میشود که مواد به‌محض ورود از ماردون به شکل دلخواه در بیایند. جهت تولید محصولات گوناگون به کمک اکسترودر پلی اتیلن، بایستی بخش حدیده را به طور کامل تعویض کرد. درواقع این بخش به شکل ماژولار ساخته میشود تا هرگونه تعویض و آماده سازی حدیده برای ساخت اشکال جدید، به‌راحتی هرچه‌تمام‌تر صورت بگیرد.
بخش‌های مختلف مربوط به اکسترودرهای تک ماردون
وقتی صحبت از اکسترودر پلی اتیلن تک ماردون به میان می‌آید، قطعاً لازم است در مورد قطعات مختلف آن نیز صحبت کنیم. نخستین بخش موجود در این دستگاه‌ها، قسمتی است که به آن «میدان تغذیه» گفته میشود. همان‌طور که قابل حدس است، مواد اولیه موردنظر باید به‌وسیله همین بخش به درون دستگاه انتقال پیدا کنند. چنانچه بخش میدان تغذیه به شکل مناسبی طراحی نشده باشد، با مشکلات مختلفی در زمان کار با اکسترودر پلاستیک روبه‌رو خواهیم شد.
به عنوان مثال اگر بخش مذکور ظرفیتی کمتر از میزان مورد نیاز داشته باشد، باید بصورت مداوم مواد اولیه به آن تزریق شود. این در حالیست که تعیین ظرفیت بیش از حد نیز منجر به ازبین‌رفتن بی‌دلیل مواد اولیه ما میشود. همچنین بسته به میزان واردسازی مواد اولیه، بایستی به فکر حرارتدهی مناسب به آنها نیز بود. برای تولیدکنندگان اکسترودر، طراحی صحیح این بخش از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد و طراحی اصولی آن را به‌عنوان یکی از مزایای کاری خود بشمار می‌آورند.
«بخش کمپرس» نیز یکی دیگر از قسمتهای مهم این تجهیزات محسوب می شود. بخش کمپرس همان قسمتی است که ماردون به شکل تصاعدی، میزان قطر کلی خود را کاهش میدهد. هرچه این بخش به شکل مناسب‌تری ساخته شود، میتوان انتظار داشت که هوای اضافی درون ترکیب راحت‌تر خروج پیدا کند. درنتیجه شاهد شکل‌گیری ساختار پلاستیکی مستحکم‌تری خواهیم بود.
نکته: خواص استحکامی و زیبایی، در تمامی انواع پلاستیک‌ها موضوعی بسیار مهم خواهد بود. بعنوان مثال در لوله کاروگیت که از جنس پلی‌اتیلن دوجداره فاضلابی است، خواص مقاومتی (اعم از فشار، ضربه و تهاجمات شیمیایی) و هیدرولیکی نسبت به هر موضوع دیگری ارجحیت دارد. اما پلکسی گلس ها همواره به زیبایی، تنوع و شفافیت خود مشهور هستند.
اکسترودر پلاستیک دو ماردون
نوع دیگری از انواع اکسترودر های پلی اتیلن، مدل های دو ماردون هستند. مدلهایی که دارای دو ساختار مارپیچی در خود بوده و به همین دلیل است که با نام اکسترودرهای two screw نیز به فروش می‌رسند. ماهیت ساختاری این تجهیزات، موجب شده تا از آنها معمولاً تنها در صنایع سنگین استفاده شود. زیرا از هر دو لحاظ:
- قدرت و
- ظرفیت،
در کلاس برتری نسبت به اکسترودرهای تک ماردون قرار می‌گیرند. در حقیقت وجود دو ماردون در ساختار اینگونه اکسترودرهای پلی اتیلنی، 2 اتفاق مهم را برای صاحبان صنایع بوجود می‌آورد:
- اول آنکه دستگاه برای برآورده سازی نیازهای صنعتی، دارای قدرت بیشتری میشود.
- و دوم آنکه موجب افزایش ظرفیت کلی دستگاه‌های مذکور می‌گردد.
حال تصور کنید در کنار این ظرفیت بالا، از حرارت بیشتری نیز کمک بگیریم. قاعدتاً این موارد دست‌به‌دست هم می‌دهند تا دستگاه مدنظر از جهات مختلف، گزینه مناسب‌تری نسبت به مدلهای تک ماردون شناخته شود. جالب است بدانید که به‌صورت کلی، اکسترودرهای دو ماردون میتوانند تا سه برابر نسبت به اکسترودرهای تک ماردون محصول تولید کنند. این میزان تولید محصول بالا، اگرچه یک مزیت بی‌نظیر برای اکسترودر پلی اتیلن دو ماردون است. ولی باید توجه داشته باشیم که همه کاربران واقعاً نیازی به این میزان قدرت و ظرفیت بالا ندارند.
نکات فنی سیستم‌های دو ماردون تولید قطعات پلاستیکی
بخش‌هایی همچون:
- میدان تغذیه و
- قسمت کمپرس
را میتوان در اکسترودرهای دو ماردون نیز مشاهده کرد. ولی این محصولات ویژه، خود به دو نوع مختلف دسته‌بندی میشوند. این نوع دسته‌بندی با توجه به جهت چرخش ماردون‌ها صورت می‌گیرد؛ تا بتوان به شکل صحیحی اکسترودرهای مختلف را از همدیگر تشخیص داد.
در برخی از انواع اکسترودر پلی اتیلن، دو ماردون موجود در دستگاه در یک جهت می‌چرخند. به همین دلیل به آنها اکسترودر دو ماردون جفت گفته میشود. این در حالی است که در مدل دیگر، دو ماردون مذکور به طور کامل در خلاف جهت همدیگر حرکت می‌کنند. چرخش خلاف جهت مارپیچها، باعث میشود تا مواد تحت‌فشار بیشتری قرار بگیرند و ساختار محکمتری پیدا نمایند. درحالی که در اکسترودرهای دو ماردون جفت، مواد تنها از یک ماردون به ماردون بعدی انتقال پیدا می‌کنند. حال ممکن است این سوال بوجود بیاید که در چه شرایطی باید از این دو مدل استفاده کنیم؟
1) سیستم‌های تک ماردون:
چنانچه مواد اولیه وارد شده به دستگاه دارای کیفیت بسیار بالایی باشند و همچنین نیاز به تولید محصول نهایی بسیار مرغوبی باشیم، اکسترودر دو ماردون جفت انتخاب میشود. زیرا این نوع اکسترودرهای پلاستیک، آسیبی به مواد بسیار باکیفیت وارد نمیکند. (بدین ترتیب میتوان با خیال راحت از آنها بهره برد)
2) سیستم‌های دو ماردون:
از سوی دیگر اگر قصد داشته باشیم با سرعت هر چه تمام‌تر نسبت به تولید محصولات مختلف اقدام کنیم و مقبولیت محصولات در حالت کلی اولویت کمتری برایمان داشته باشد، بهتر است به سراغ اکسترودرهایی برویم که دو ماردون موجود در آنها بر خلاف جهت یکدیگر حرکت می‌کنند. درهرصورت توصیه میشود پیش از خریداری چنین محصولاتی، تحقیقات گسترده‌ای را در مورد نیاز اصلی خود انجام دهید.
قیمت دستگاه‌های اکسترودر
اکسترودرها روند نصب مختص به خود را دارند
اهمیت بسیار بالای اکسترودر پلی اتیلن در تولید محصولات گوناگون، همواره پرسش‌های گوناگونی را در مورد قیمت این تجهیزات خارق‌العاده بوجود آورده است. اگرچه نمیتوان به طور کامل، قیمت مشخصی را برای چنین دستگاه‌هایی بیان داشت. اما همواره یک سری فاکتورهای ویژه، در تعیین نهایی قیمت‌ها تأثیرگذار می‌باشند.
از بین این فاکتورها باید به گزینه‌هایی همچون نوع اکسترودر (تک ماردون یا دو ماردون) و شرکت تولیدکننده اشاره کنیم. همین موارد به‌تنهایی میتوانند هزینه خریداری اکسترودر پلاستیک و پلی اتیلن را به شکل چشمگیری تغییر دهند. مواردی نظیر:
- جنس بدنه،
- کیفیت، توان و متریال اجزای الکتریکی و مکانیکی این دستگاه‌ها،
- میزان ظرفیت برای جای‌دهی مواد اولیه،
- سرعت انجام فرآیند تولید،
- و یا چگونگی ساخت و پیکره‌بندی دستگاه،
از دیگر موضوعات مهمیست که بر روی قیمت گذاری اکسترودهای پلی اتیلن، موثر خواهد بود. بهترین راهکار موجود جهت کاهش هزینه‌های مربوط به تهیه این ماشین‌آلات، انتخاب تولیدکنندگان معتبری است که همواره در جهت کسب رضایت کاربران، تلاش می‌کنند. رعایت همین نکات کوچک، اما بسیار کاربردی به شما این امکان را میدهد تا از بین اکسترودرهای مختلف، بهترین گزینه را با نازل‌ترین قیمت ممکن به دست بیاورید.
نکته: انتخاب یک دستگاه بهینه و با کارکرد عالی و متناسب، میتواند به کاهش هزینه‌های تولید محصولات پلاستیکی نیز منجر شود. بنابراین همواره قیمتگذاری ارزان‌تر برخی محصولات پلاستیکی/پلی‌اتیلنی نظیر: انواع لوله، سپتیک تانک ، منهولهای pe و ده‌ها محصول دیگر را نمیتوان بطور بی‌رحمانه‌ای به کیفیت پایین مواد اولیه نسبت داد!
دستگاه‌های انجام فرآیند اکستروژن
اکسترودرها باید به‌صورت دوره‌ای بازدید شوند
اکستروژن یک فرایند خاص محسوب میشود که طی آن مواد اولیه تولید محصولات پلیمری، تحت حرارت بسیار زیادی قرار می‌گیرند و تغییر شکل پیدا می‌کنند. بنابراین یکبار برای همیشه بخاطر بسپارید که:
اکستروژن یک فرآیند است؛ و نه نام یک دستگاه!! (گاهاَ به اکسترودرهای پلاستیک، به اشتباه «دستگاه اکستروژن» گفته میشود)
این فرایند با کمک دستگاه‌های ویژه‌ای که به آن اکسترودر گفته میشود، انجام خواهد گرفت. در این فرایند از دو اکسترودر مهم با نام‌های سیستم های تک ماردون و دو ماردون کمک می‌گیریم.
اکسترودر پلی اتیلن تک ماردون و دو ماردون به طور کلی از نظر ظرفیت و همچنین حرارت تولیدی، با یکدیگر متفاوت هستند. بعنوان مثال همانگونه که پیشتر نیز عنوان شد، اکسترودرهای مدل دو ماردون خود به 2 دسته:
- جفت شده و
- مکانیزم جفت نشده
تقسیم‌بندی میشوند. چنانچه در رابطه با این دستگاه‌ها و یا محصولات تولیدی متنوعی نظیر: مخزن پلی اتیلن ، سپتیک تانک pe و فایبرگلاس، لوله‌های پلی‌اتیلنی و… سوالات تخصصی دارید، توصیه می‌کنیم در اولین فرصت با کارشناسان ناب زیست در تماس باشید.
اکسترودر دستی
ساخت اکسترودر دستی پلی اتیلن غالباَ در دو مدل:
- دستگاه اکسترودر مفتولی؛ و
- اکسترودرهای گرانولی
صورت می‌پذیرد. مدلهای دستی از وزن سبکی بهره می‌برند و سرعت خروجی آنها را نیز میتوان تنظیم نمود. همچنین مجهز به نمایشگرهای دیجیتالی سنجش دما هستند. برای فعال کردن این تجهیزات بایستی دوشاخه را به برق شهری متصل نمایید. همچنین چنانچه بخواهید از منبع برق دیگری تغذیه نمایید، بایستی اطمینان حاصل کنید که خروجی منبع، حداقل 5.5KW باشد. نحوه‌ی کار با این دستگاه ها بدین صورت است که:
روی صفحه‌ی نمایشگر دیجیتالی، رقم‌هایی دیده میشود که نشان از گرم‌شدن میله ماردون میدهد. بطوریکه به هر اندازه که ماردون اکسترودر دستی پلی اتیلن گرمتر شود، رقم ثبت شده افزایش می‌یابد. به‌جهت تنظیم صحیح دما، میتوانید روی دکمه‌ی «SET» بزنید.
سپس پس از گذشت زمانی کوتاه، دمای دستگاه به عدد تعیین‌شده می رسد. در این حالت، دیگر عدد نمایشگر تغییر پیدا نمیکند و دریل و ماردون روشن میشوند و قابلیت استفاده دارند. بیاد داشته باشید که دستگاه دارای یک چراغ چشمک‌زن است که در صورت ثابت‌شدن، اکسترودرهای گرانولی روشن شده و آماده‌ی استفاده هستند. حال به‌جهت تنظیم دما برای انجام عملیات جوش انواع ورقهای پلیمری PE، به دو نکته‌ی مهم توجه داشته باشید:
- ابتدا تعیین کنید که دمنده‌ی دستگاه روی حالت تند و یا آرام باشد.
- سپس میتوانید با استفاده از دکمه‌ی ولوم دستگاه، به تنظیم درجه‌ی دمای دمنده اقدام نمایید.
تفاوت اکسترودرهای گرانولی و مفتولی
مهمترین تفاوت انواع اکسترودر دستی پلی اتیلن (گرانولی) و مفتولی، مربوط به تغذیه‌ی آنهاست. بطوریکه همانگونه که از نامشان پیداست، یکی از مفتول تغذیه نموده و دستگاه دیگر از گرانولهای پلی اتیلنی استفاده میکند. انواع اکسترودر گرانولی پلی اتیلن، دستگاهی عالی برای:
- شکلدهی به سپتیک تانک‌ها،
- طراحی و تولید انواع مخزن‌های بسپاری،
- متصل نمودن ورقهای مختلف بسپار،
- اتصال ورقهای ژئوممبران
و… محسوب میشوند. نکته‌ی قابل توجه اینجاست که این مدلها میتوانند در صورت لزوم به جای گرانولهای پلی‌اتیلن؛ از:
- گرانولهای PVC؛ و
- گرانول پلی پروپیلن
نیز تغذیه نمایند.
منفعت بکارگیری اکسترودرهای دستی
استفاده از انواع اکسترودر پلی اتیلن دستی، میتواند مزایای زیر را برای صنایع/اپراتورها به ارمغان بیاورد:
- سیستم گرمایش دوگانه:
سیستم گرمایش تغذیه الکترود و سیستم گرمایش هوای گرم، بهترین کیفیت جوش را تضمین می کند.
- کنترلر نمایشگر دیجیتال:
کنترل تراشه میکروکامپیوتر، عملیات ساده و بصری و عملکرد حفاظتی قوی، همه و همه از ویژگیهای الکترونیکی این دستگاه است.
- سرجوش با چرخش 360 درجه:
نازل جوشکاری با چرخش 360 درجه، میتواند نیازهای مختلف را برآورده کند.
- حفاظت از شروع سرد موتور:
اگر به دمای ذوب تعیین شده نرسد، موتور اکستروژن به طور خودکار متوقف می شود. درنتیجه از تلفات ناشی از خطاهای عملیاتی جلوگیری می کند.
- کیفیت قطعات درونی:
اجزای درونی اکسترودر دستی پلی اتیلن، کاملاَ از متریال فولاد سخت بوده و ماشین‌کاری شده‌اند.
- استفاده‌ی راحت:
بواسطه‌ی ابعاد و وزن کم، دارای شرایط استفاده‌ی راحتی هستند. (وزن حدوداَ 8.5-10KG و سایز (60*35*58 CM)
