در این بخش، عملکرد و قابلیت های اکسترودرهای دو مارپیچ موازی و مخروطی، به طور کامل با هم مقایسه میشوند. به طور خاص ، رفتار هر ودو نوع سیستم اکستروژنی پردازش شده و با توجه به نوع نیازهای اکستروژن برای موارد خاص از جمله لوله PVC ، پروفیل ها، پلتسایزینگ و ورق مورد یکی از این دو سیستم انتخاب میگردد. طراحی سیستم، زمان قامت و تنش برشی وارد شده بررسی می شود و عملکرد کلی هر کدام از سیستمهای معرفی شده با شیوههای مختلفی مورد بررسی قرار میگیرد و نتیجه گیری بدین شکل حاصل می شود که اکسترودرهای موازی همچنان در بخشی از بازار با عملکرد بالا در آینده تسلط زیادی خواهند داشت و اکسترودرهای مخروطی به دلیل انعطاف پذیری پردازش ، پتانسیل زیادی برای توسعه دارند. در سیستمهای مخروطی به شرطی که افزایش سرعت پیچ، تأثیرات شدیدی بر میزان سایش نداشته باشد، افزایش قابل توجهی در میزان مذاب خروجی میگذارد که می تواند منجر به رقابت اکسترودرهای دارای مارپیچ مخروطی با سیستم های دارای مارپیچ موازی شود.
تقاضای بازار برای اکسترودرهای دو ماردون نا همسوگرد موازی و مخروطی وجود دارد. برخی از تولیدکنندگان در چندین سال قبل، از هر دو نوع طرح تولید نمودهاند، اما اکنون حتی تولید کنندگان سنتی اکسترودر نیز، بین اکسترودرهای موازی یا مخروطی هر دو سیستم را ارائه می دهند. بررسیهای انجام شده در گذشته، خصوصیات هر دو سیستم را در کاربردهای مختلف اکستروژن PVC بررسی کرده و اثرات ویژگی های طراحی را در بررسیهای انجام شده توصیف می کند. در ادامه برای هر زمینه ی کاربردی ارائه شده، ویژگی های معمول این دو سیستم ذکر شده است. احتمالات توسعه سیستم مخروطی اکتروژنی در آینده به ویژه برای مواد خاص، بسیار چشمگیر میباشد.
در جدول زیر نکات کاربردی برای طراحی اکسترودر مخصوص تولید محصولات PVC در دو حالت مارپیچ ساده و مخروطی ارائه شده است
نوع مصرف | مثالهای کاربردی | خصوصیات ویژه | ماکزیمم سرعت خروجی برای اکسترودر دو ماردون موازی
(کیلوگرم بر ساعت) |
ماکزیمم سرعت خروجی برای اکسترودر دو ماردون مخروطی
(کیلوگرم بر ساعت) |
پروفیل | پروفیل پنجره
پروفیل فوم |
رنج خروجی گسترده و
فشار برگشتی 450 تا 600 بار در حالت ماکزیمم |
1000 |
700 |
لوله | لولهی فشاری
لولههای خاص |
فشار برگشتی ماکزیمم 370 بار
ماکزیمم فشار برگشتی 500 بار بار برای حالت دو پیچه |
2000
1300 |
1200
600 |
پلتایزینگ | PVC سخت
PVC نرم |
ماکزیمم فشار برگشتی در حد 200 بار.
فرایندپذیری گسترده در ماکزیمم خروجی |
1300
2200 |
1300
1500 |
ورق | مواد فرایندی خروجی به شکل یکنواخت،
ماکزیمم فشار برگشتی 500 بار بار برای حالت دو پیچه
|
1000 |
800 |
از لحاظ کاربردی میتوان اشاره نمود در مواردی که نسبت تراکم خوراک ورودی به مذاب تولید شده زیاد باشد بیشتر از مارپیچهای مخروطی استفاده میکنند که یکی از کاربردهای این نوع مارپیچ تولید محصولات PVC میباشد ولی در تولید لوله PE و یا موارد دیگری از مارپیچهای ساده استفاده میشود. البته در مورد PVC گاها از مارپیچهای معمولی نیز استفاده میشود. بحث تراکم مذاب در طول اکستروژن به دو شیوه اتفاق میافتد که نوع اول در طول مارپیچ این تراکم با کاهش در عمق کانال اتفاق میافتد که مربوط به مارپیچ مخروطی بوده و در نوع دوم ای تراکم در طول مارپیچ با تغییر طول گام اتفاق میافتد که مربوط به مارپیچهای موازی بوده است.
در مارپیچهای مخروطی در ناحیه مذاب ( plastisizing ) به دلیل وجود سطح تماس کمتر مارپیچ با مذاب، تنش کمتری از طرف مارپیچ به مذاب وارد میشود، از طرف دیگر ، در قسمت سنجش مارپیچ، سطح تماس مارپیچ های مخروطی با مذاب کمتر از سطح تماس پیچ های موازی است. که این موضوع سبب وارد شدن تنش برشی کمتری به مذاب میشود همچنین در مارپیچی با قطر کمتر در ناحیه سنجش، تنش و اختلاط کمتری در این ناحیه به وجود می آید. در حالت مارپیچ مخروطی، انرژی ناخواستهای به مذاب تولید شده ارد نمیشود و با وارد شدن تنش کمتر به مذاب، فشار در این ناحیه افزایش مییابد.
اکسترودرهایی با مارپیچ مخروطی در ناحیه ی خوراک حجم بیشتری را می پذیرند که توان استفاده از موادی با چگالی کمتر را نیز به وجود می آورد. این قابلیت انعطاف پذیری برای مصرف انواع ترکیبات مفید می باشد.
در طی یک دوره زمانی ، به دلیل فرسودگی ، خروجی اکسترودرهای با مار پیچ موازی به تدریج کاهش می یابد. در حالی که در صورت وجود مارپیچ های مخروطی می توان با تغییراتی در سیستم این خروجی را حفظ نمود.
ساده تین گزینه در میان فیدرها تغذیه به وسیله قیف ساده است. با این وجود ، در بعضی موارد ، فیدر دو مارپیچ افقی و فیدر crammer گزینه های بهتری برای برآورده کردن الزامات برنامه خوراک دهی هستند. به عنوان مثال ، در اکستروژن لوله PVC ، فیدر افقی امکان تولید حداقل 10٪ بیشتر از قیف ساده را فراهم می کند. علاوه بر این فیدرهای افقی گزینه ی مناسب تری برای تغذیه ی اجزاء درشت تر همانند کندرها و گرانول می باشند .
فیدر افقی دومارپیچ و crammer امکان پر کردن حجم بین دیواره های پیچ را به حداکثر ممکن می رساند و تخلیه اولیه پودر را از طریق ورودی عقب سیلندر امکان پذیر می کند. تجربه نشان می دهد که خروجی در هر دور ممکن است در مقایسه با تغذیه قیف ساده 30 درصد افزایش می یابد. از فیدر کرامر معمولاً در اکستروژن لوله و پلتسایزینگ استفاده می شود.
گرمایش سیلندر معمولاً با استفاده از هیترهای الکتریکی بر روی اکسترودرهای مخروطی و همچنین موازی انجام می شود. مناطقی که به خنک کننده اضافی نیاز دارند معمولاً مجهز به فن ، فین های خنک کننده هستند. موقعیت ترموکوپل به منظور اندازه گیری دمای مربوط به فرآیند مهم است و باید تا حد ممکن به سطح داخلی سیلندر نزدیک باشد.
نوع دیگری از خنک کننده های سیلندر وجود دارد که در آن لوله هایی از جنس مس دور تا دور سیلندر پیچانده می شود و در آن از آب یا روغن جهت خنک کاری استفاده می شود .