فرآیند اکستروژن پلاستیک: تولید پروفیل‌های پلاستیکی با کاربردهای متعدد

مقدمه

اکستروژن پلاستیک یکی از فرآیندهای اساسی در صنعت پلاستیک است که به تولید پروفیل‌ها، لوله‌ها، شیت‌ها و اشکال مختلف از مواد پلاستیکی می‌پردازد. این فرآیند به وسیله‌ی دستگاه اکسترودر انجام می‌شود و توانایی تولید محصولات با ابعاد و شکل‌های متنوع را دارد. در این مقاله، به بررسی جزئیات فرآیند اکستروژن پلاستیک، اجزاء اکسترودر، و کاربردهای این فرآیند در صنایع مختلف می‌پردازیم.

مراحل اکستروژن پلاستیک

فرآیند اکستروژن پلاستیک به چندین مرحله تقسیم می‌شود که هر یک از این مراحل نقش مهمی در تولید محصولات پلاستیکی دارند. مراحل اصلی اکستروژن پلاستیک عبارتند از:

قیف تغذیه (Feed Hopper): این مرحله ابتدایی فرآیند است و در آن مواد پلاستیکی به صورت گرانول یا پودر وارد دستگاه اکسترودر می‌شوند. این مواد می‌توانند از منابع مختلفی مانند گرانول‌های پلی‌پروپیلن یا پلی‌اتیلن باشند. در صورتی که مواد ورودی به صورت گرانول یا پودر باشند، در مرحله بعدی نیاز به ذوب شدن دارند.

سیلندر (Cylinder): در این مرحله، مواد پلاستیکی درون سیلندر قرار می‌گیرند و مارپیچ آنها را به سمت مرحله بعدی حرکت می‌دهد. انتقال حرارت به مواد نیز از طریق سیلندر انجام می‌شود. در برخی موارد، بر روی سیلندر شیارهایی به عنوان کانال‌های انتقال مذاب نصب می‌شوند تا مواد بهتر ذوب شوند.

صافی و صفحه سرعت شکن (Screen and Speed Breaker Plate): این اجزاء پس از مارپیچ و قبل از دای قرار می‌گیرند. صافی مواد ناهمگن و ناخالصی را از مذاب جدا می‌کند. برای افزایش کیفیت محصول نهایی از صافی‌های بسیار ظریف استفاده می‌شود. صفحه سرعت شکن با سوراخ‌های مماس بر روی یکدیگر و بسیار تنگ تنگ کمک به جریان مذاب می‌کند.

مارپیچ (Screw): مارپیچ یکی از اجزاء حیاتی در اکسترودر است. مارپیچ می‌تواند یک کاناله یا چند کاناله باشد و از اجزاء مختلفی مانند قطر مارپیچ، زاویه پیچ، گام پیچ، عمق کانال، درجه لقی، عرض پره‌ها و عرض کانال تشکیل شده است. مارپیچ مواد را جذب و به سمت دای می‌برد. نکته مهم در این مرحله زاویه پیچ مارپیچ است. زاویه پیچ باید به گونه‌ای باشد که مواد به سمت جلو حرکت کنند و به جایگاه مناسب برای فرآیند اکستروژن برسند.

دای (Die): دای یک اجزاء اصلی در اکستروژن پلاستیک است. این قطعه دارای سطح مقطع پروفیل نهایی می‌باشد و به شکل مورد نظر پروفیل را شکل می‌دهد. دای با اندازه و شکل متغیر، تاثیر زیادی بر شکل و ابعاد نهایی محصول دارد.

نکته: مارپیچ و دای دارای سطوح بسیار دقیق و شکل‌دهنده‌های مرتبط با ابعاد هستند که تاثیر مستقیمی بر کیفیت و شکل محصولات نهایی دارند.

اکسترودر دومارپیچ اکسترودر دومارپیچ نسبت به اکسترودر یک مارپیچ دارای دو مارپیچ مستقل است که به یکدیگر نسبت به جهت چرخش مخالف دارند. این نوع اکسترودر توانایی ترکیب دو مواد مختلف را دارد و می‌تواند محصولاتی با خصوصیات منحصر به فرد تولید کند. از اکسترودر دومارپیچ در تولید محصولات چندلایه و مواد کامپوزیت استفاده می‌شود. مزایای اکسترودر دومارپیچ عبارتند از:

• انتقال مواد به شدت صورت می‌گیرد.
• تمیز شدن خود به خود و پلاستیک شوندگی را با دقت انجام می‌دهد.
• 

تجهیزات جانبی:

در اکستروژن پروفیل، تجهیزات جانبی برای بهبود شکل و فرم محصولات نهایی به کار می‌روند. تجهیزات جانبی اصلی در این فرآیند عبارتند از:

حمام‌های خنک‌کننده (Cooling Baths): زمانی که پروفیل پلاستیکی از دای بیرون می‌آید هنوز به صورت مذاب است. پروفیل به یک حمام آب هدایت می‌شود که دارای شکل‌دهنده‌ها و راهنماهای مرتبط با ابعاد است. در حین عبور از این حمام خنک‌کننده، پلاستیک جامد شده و شکل نهایی اش را به خود می‌گیرد. حمام به‌طور پیوسته توسط ورود آب خنک با یک چیلر خنک می‌شود.

غلتک‌های بیرون برنده (Puller Rollers): پلاستیکی که از قالب پروفیل بیرون می‌آید و هنوز مذاب است، استحکامی ندارد. برای حصول اطمینان از این که فرایند با سرعت مناسبی پیش می‌رود، غلتک‌های بیرون برنده که سرعت آن‌ها قابل تنظیم است، پلاستیک خنک شده را از درون حمام خنک‌کننده عبور می‌دهند. غلتک‌های بیرون برنده، بزرگی و جهت سرعت بیرون آمدن پروفیل از قالب را کنترل می‌کنند.

کالیبراسیون خلأ (Vacuum Calibration): برخی قطعات اکستروژن شده و لوله‌ها که سطح مقطع توخالی دارند، باید از لحاظ ابعاد دقیق باشند؛ بنابراین یک دستگاه کالیبراسیون خلأ به حمام خنک‌کننده اضافه می‌شود. قطعه اکستروژن شده که همچنان نرم است از مرکز دستگاه کالیبراسیون عبور می‌کند. محیط خلأ در بیرون از دستگاه برقرار می‌شود و حفره‌های کوچک در تمام سطح پروفیل مرکزی، باعث می‌شوند که پلاستیک نرم به سمت این پروفیل کشیده شود.

بریدن به ابعاد مورد نظر (Cutting): پروفیل اکستروژن شده که کامل شکل گرفته‌است، حال باید به ابعاد مورد نظر بریده شود تا برای حمل و نقل و کاربرد پیش‌بینی شده مناسب باشد. قطعات منعطف معمولاً توسط یک دستگاه اختصاصی کویلینگ بریده می‌شود. در حالی که قطعات سخت توسط اره یا گیوتین به اندازه مناسب بریده می‌شوند.

پروفیل‌های اکستروژن هم‌زمان

در این فرایند، دو نوع ماده اولیه یا در رنگ‌های متفاوت، هم‌زمان در یک پروفیل اکستروژن می‌شوند. این کار نیاز به دستگاه اکستروژن دوسره اختصاصی و قالب‌های سفارشی ساخته شده دارد. معمولاً از این فرایند برای حذف یک مرحله سرهم کردن استفاده می‌شود. دو ماده به‌طور جداگانه اکستروژن می‌شوند و سپس در قالب به هم می‌رسند و از آنجا که به حالت مذاب هستند، در سطح تماس خود به هم متصل می‌شوند.

اعمال پس از اکستروژن برای بهبود یک پروفیل اکستروژن، می‌توان پس از اکستروژن اعمالی انجام داد. این اعمال شامل سوراخ کردن (پانچ)، مته کردن و شکاف دار کردن می‌شوند. شکل‌دهی خمشی و استفاده از غلتک‌های داغ روی نوارهای چسب در خارج از خط تولید انجام می‌شوند. همچنین، فرایند پرینت جوهری امکان نشان دار کردن محصول یا دسته‌ای از محصولات را فراهم می‌کند.

کاربردهای اکستروژن پلاستیک:

فرآیند اکستروژن پلاستیک در صنایع مختلفی کاربرد دارد و محصولات متنوعی تولید می‌شوند. برخی از کاربردهای اکستروژن پلاستیک عبارتند از:

لوله‌ها و پروفیل‌ها: تولید لوله‌های پلاستیکی برای استفاده در سیستم‌های آب، گاز و فاضلاب، و همچنین تولید پروفیل‌های مختلف برای استفاده در صنایع ساختمانی.

فیلم‌ها و شیت‌ها: تولید فیلم‌های پلاستیکی برای بسته‌بندی مواد مختلف و تولید شیت‌های پلاستیکی برای استفاده در صنایع مختلف از جمله صنعت خودروسازی و صنایع الکترونیکی.

مواد کامپوزیت: تولید مواد کامپوزیت با استفاده از دو یا چند ماده اولیه مختلف برای بهبود خصوصیات مکانیکی و شیمیایی.

پروفیل‌های چندلایه: تولید پروفیل‌ها با چند لایه مختلف از مواد پلاستیکی جهت تولید محصولات با خصوصیات مختلف در لایه‌های مختلف.

شیلنگ های اکسترود شده (Extruded Hoses):  تولید لوله‌های پلاستیکی با ساختارهای خاص برای انتقال مایعات در شرایط مختلف از جمله لوله‌های ترمز و لوله‌های هیدرولیک.

محصولات مصرفی: تولید محصولات مصرفی متنوع از جمله قطعات خودرو، لوازم خانگی، وسایل بهداشتی و بهداشتی، و اسباب‌بازی‌ها.

مواد کمپوزیت چوب و پلاستیک (WPC): تولید موادی که از ترکیب چوب و پلاستیک به عنوان جایگزین برای چوب ساخته می‌شوند.

نتیجه‌گیری

اکستروژن پلاستیک یک فرآیند مهم و گسترده در صنایع مختلف است که توانایی تولید محصولات پلاستیکی با خصوصیات متنوع و استفاده‌های گوناگون را دارد. از لوله‌ها و پروفیل‌ها گرفته تا فیلم‌ها، شیت‌ها، مواد کامپوزیت و محصولات مصرفی، اکستروژن پلاستیک در صنایع مختلف به کار می‌رود و نقش بزرگی در تولید محصولات پلاستیکی با کیفیت بالا ایفا می‌کند. انتخاب اکسترودر مناسب و کنترل دقیق پارامترهای فرآیند از عوامل کلیدی در تضمین کیفیت محصولات اکستروژن پلاستیک است.

بیشتر بخوانید:

کاربرد پلی اتیلن سبک

موارد استفاده لوله پلی اتیلن

بررسی کاربردهای پلی اتیلن

لوله پلی اتیلن 

اتصالات پلی اتیلن 

لوله کاروگیت 

منهول پلی اتیلن