دستگاه اکسترودر چیست؟ انواع، اجزا، نحوه عملکرد و قیمت
یکی از شاخص‌ترین دستگاه‌ها در صنعت پلیمر که با ساخت آن کمک زیادی به این صنعت شده است، دستگاه اکسترودر می‌باشد. این دستگاه در انواع مختلفی موجود است تا انواع محصولات پلیمری را تولید نماید. مهمترین مزیت دستگاه اکسترودر این است که می‌تواند در مدت زمان معین حجم وسیعی از محصولات پلیمری به ویژه گرانول را تولید نماید. با تکیه بر اهمیت دستگاه اکسترودر، تصمیم گرفتیم در این مقاله توضیحات تکمیلی و مهم در رابطه با زیر و بم دستگاه اکسترودر ارائه دهیم؛ تا انتهای مقاله از این صفحه خارج نشوید.
همه چیز درباره دستگاه اکسترودر
دستگاه اکسترودر چیست
اکسترودر یکی از اصلی‌ترین دستگاه‌های تولید گرانول است. اکسترودر دستگاهی است که در فرآیندهای پلیمری به کار می‌رود تا مواد اولیه پلیمر را به صورت یکنواخت ذوب کرده و سپس با فشار از میان یک قالب عبور دهد. این فرآیند باعث شکل‌گیری یک رشته بلند از پلیمر ذوب‌شده می‌شود که در مرحله بعدی به قطعات کوچکتر و یکنواخت به نام گرانول برش داده می‌شود.
در تولید گرانول، پلیمرهای خام یا مواد بازیافتی به همراه افزودنی‌های مختلف مانند روان‌کننده‌ها، نرم‌کننده‌ها و مستربچ‌ها به داخل اکسترودر تغذیه می‌شوند. در داخل اکسترودر، این مواد تحت حرارت و فشار مناسب مخلوط، ذوب و همگن می‌شوند و سپس به شکل گرانول به دست می‌آیند. گرانول‌های تولیدشده با اکسترودر، به‌عنوان مواد اولیه در فرآیندهای دیگر تولیدی مانند تزریق پلاستیک یا اکستروژن به کار می‌روند.
ساخت گرانول تنها یکی از کاربردهای دستگاه اکسترودر است علاوه بر ساخت گرانول، دستگاه اکسترودر در فرآیندهایی مانند تولید لوله‌ها، پروفیل‌ها و فیلم‌های پلاستیکی نیز به کار می‌رود، که در این کاربردها مواد پلیمری به شکل‌های مختلفی قالب‌گیری و شکل‌دهی می‌شوند. اکسترودر همچنین در تولید کامپاندهای پلیمری استفاده می‌شود، جایی که پلیمرهای پایه با افزودنی‌ها و مواد تقویت‌کننده مخلوط می‌شوند تا خواص ویژه‌ای به دست آورند. در صنایع غذایی نیز اکسترودرها برای تولید محصولاتی مانند پفک‌ها و غلات صبحانه به کار می‌روند، که نشان از گستردگی کاربرد این دستگاه در صنایع مختلف دارد.
بیشتر بخوانید: پلیمر چیست
اجزای دستگاه اکسترودر
دستگاه اکسترودر با استفاده از فرآیند اکستروژن، مواد اولیه پلیمری را به شکل‌های دلخواه تبدیل می‌کند.
در این فرآیند، پلیمرهای خام را از طریق قیف تغذیه وارد دستگاه کرده که پس از عبور از مراحل مختلف، به محصولات نهایی یا گرانول تبدیل می‌شوند. این اجزا با هماهنگی کامل، فرآیند اکستروژن را امکان‌پذیر می‌سازند و انواع مختلف محصولات پلیمری را تولید می‌کنند. اجزای اصلی دستگاه اکسترودر در ادامه معرفی شده اند:
- صفحه سرعت‌شکن (Breaker Plate) : صفحه سرعت‌شکن فشار یکنواختی به مواد وارد می‌کند و از نوسانات ناگهانی جریان مواد جلوگیری می‌کند.
- گیربکس : واسط بین الکتروموتور و ماردون است و وظیفه تبدیل و انتقال نیروی الکتروموتور به ماردون را دارد. گیربکس با تنظیم سرعت چرخش ماردون، کنترل دقیقی بر فرآیند اکستروژن دارد.
- قیف : این بخش وظیفه ورود مواد اولیه پلیمری به داخل اکسترودر را بر عهده دارد. مواد از طریق قیف به داخل ماردون هدایت می‌شوند.
- ماردون (Screw): یکی از اصلی‌ترین اجزای اکسترودر است که مواد پلیمری را به جلو هدایت می‌کند و به تدریج باعث ذوب شدن آن‌ها می‌شود. ماردون در داخل سیلندر قرار دارد و به دلیل حرکت چرخشی، مواد را به سمت قالب می‌برد.
- صافی (Gauze Filter) : صافی وظیفه جداسازی ذرات ناخالصی از مواد مذاب را دارد. به همین دلیل یک جزئ مهم است که بر کیفیت محصول نهایی تاثیرگذار می‌باشد.
- الکتروموتور: منبع نیروی مکانیکی دستگاه است که حرکت چرخشی ماردون را تأمین می‌کند. قدرت الکتروموتور تأثیر مستقیم بر سرعت و کارایی فرآیند اکستروژن دارد.
- هد : قسمتی از دستگاه که مواد مذاب پس از عبور از ماردون و صفحه سرعت‌شکن به آن وارد می‌شوند. هد نقش مهمی در هدایت مواد به قالب و ایجاد فشار مناسب برای خروج مواد دارد.
- قالب (Die) : قالب، بخش نهایی دستگاه است که مواد مذاب پس از عبور از آن، به شکل نهایی محصول تبدیل می‌شوند. قالب‌ها بسته به نوع محصول نهایی، می‌توانند اشکال مختلفی داشته باشند.
- شاسی اکسترودر : ساختار فیزیکی و بدنه دستگاه است که تمامی اجزا و تجهیزات اکسترودر بر روی آن نصب می‌شوند. شاسی، پایداری و استحکام دستگاه را تأمین می‌کند.
- پمپ خنک‌کننده : برای کنترل دمای مارپیچ و سیلندر از طریق گردش مایعات خنک‌کننده استفاده می‌شود.
- خروجی : بخشی که محصول نهایی از دستگاه خارج می‌شود و ممکن است به بخش‌های بعدی خط تولید منتقل گردد.
- سیستم کنترل : شامل تجهیزات الکترونیکی و مکانیکی برای نظارت و تنظیم پارامترهای مختلف دستگاه مانند دما، فشار، و سرعت.
دستگاه اکسترودر چه چیزی می سازد؟
دستگاه اکسترودر در صنعت پلیمر به عنوان یکی از ماشین‌آلات اصلی برای تولید انواع محصولات پلیمری به‌کار می‌رود. این دستگاه با استفاده از فرآیند اکستروژن، مواد اولیه پلیمری را به محصولات مختلفی تبدیل می‌کند. از جمله تولیدات این دستگاه می‌توان به لوله‌های پلاستیکی اشاره کرد که در صنایع ساختمانی، کشاورزی و تأسیسات کاربرد فراوان دارند.
همچنین، پروفیل‌های پلیمری برای ساخت درب و پنجره‌های UPVC و دیگر اجزای ساختمانی تولید می‌شوند. ورق‌های پلاستیکی که در بسته‌بندی، تولید قطعات خودرو و محصولات الکترونیکی استفاده می‌شوند نیز از دیگر محصولات تولیدی این دستگاه هستند.
علاوه بر این، دستگاه اکسترودر قادر به تولید فیلم‌های پلاستیکی مانند نایلون‌ها است که در بسته‌بندی مواد غذایی و کشاورزی کاربرد دارند. تولید گرانول‌های پلیمری که به عنوان مواد اولیه در فرآیندهای دیگر مانند تزریق پلاستیک و قالب‌گیری بادی استفاده می‌شوند نیز یکی از کاربردهای مهم این دستگاه است. به‌طور کلی، دستگاه اکسترودر نقش کلیدی در تولید گسترده محصولات پلیمری با کاربردهای متنوع دارد.
انواع اکسترودر
اکسترودرها با توجه به نوع و دمای عملیات و همچنین تعداد ماردون‌ها به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. هر نوع اکسترودر بر اساس نیازهای خاص فرآیند تولید، ویژگی‌های منحصر به فردی دارد که آن را برای کاربردهای مختلف مناسب می‌سازد. در ادامه به معرفی انواع مختلف اکسترودرها می‌پردازیم.
اکسترودر سرد
اکسترودر سرد برای فرآیندهایی به‌کار می‌رود که در آن‌ها نیاز به استفاده از دماهای بالا نیست. این نوع اکسترودرها معمولاً در تولید محصولات خاصی مانند مواد غذایی، دارویی یا برخی از ترکیبات پلیمری حساس به حرارت مورد استفاده قرار می‌گیرند. اکسترودرهای سرد به دلیل عدم نیاز به گرمایش بالا، مصرف انرژی کمتری دارند و برای موادی که با افزایش دما تخریب می‌شوند، بسیار مناسب هستند.
اکسترودر گرم
اکسترودر گرم، بر خلاف نوع سرد، برای فرآیندهایی استفاده می‌شود که در آن‌ها مواد نیاز به ذوب شدن و جریان یافتن دارند. این نوع اکسترودرها در تولید انواع مختلف محصولات پلیمری مانند لوله‌ها، پروفیل‌ها، ورق‌ها و گرانول‌ها کاربرد دارند. اکسترودرهای گرم با استفاده از المنت‌های حرارتی، مواد پلیمری را ذوب کرده و سپس از طریق قالب، به شکل نهایی محصول تبدیل می‌کنند.
اکسترودر تک‌ماردونه
اکسترودر تک‌ماردونه یکی از رایج‌ترین انواع اکسترودرها است که شامل یک ماردون (مارپیچ) است. این نوع اکسترودر برای فرآیندهای پایه‌ای اکستروژن مناسب بوده و در تولید محصولات متنوعی از جمله لوله‌ها، فیلم‌ها، و پروفیل‌ها استفاده می‌شود. ساختار ساده و قابلیت اطمینان بالا از ویژگی‌های اصلی این نوع اکسترودر است.
اکسترودر دو‌ماردونه
اکسترودر دو‌ماردونه دارای دو ماردون است که می‌توانند به‌صورت هم‌جهت یا خلاف‌جهت با یکدیگر بچرخند. این نوع اکسترودر برای مخلوط کردن و ترکیب دقیق‌تر مواد مناسب است و اغلب در تولید محصولات پیچیده‌تر یا مواد پلیمری مرکب استفاده می‌شود. اکسترودر دو‌ماردونه توانایی بیشتری در کنترل فرآیند و تولید محصولاتی با کیفیت بالاتر دارد.
اکسترودر عمودی
این نوع اکسترودر برای فرآیندهایی طراحی شده که جهت تولید مواردی همچون سیم کابل انجام می‌شوند. این نوع اکسترودر در صنایع خاصی مانند تولید پروفیل‌ها و برخی از قطعات ساختمانی نیز به‌کار می‌رود.
نحوه عملکرد دستگاه اکسترودر
دستگاه اکسترودر به این صورت عمل می‌کند که ابتدا مواد اولیه پلیمری از طریق قیف تغذیه وارد دستگاه می‌شوند. این مواد سپس به درون ماردون (مارپیچ) منتقل می‌شوند که در داخل یک سیلندر قرار دارد. ماردون با حرکت چرخشی خود، مواد را به جلو می‌راند و همزمان با ایجاد اصطکاک، آن‌ها را به تدریج گرم می‌کند. المنت‌های حرارتی که در طول سیلندر قرار دارند، به کنترل و افزایش دمای مواد کمک می‌کنند تا مواد به حالت نیمه‌ذوب یا مذاب درآیند. مواد مذاب سپس از یک صافی و صفحه سرعت‌شکن عبور می‌کنند تا ذرات ناخالصی جدا شده و جریان یکنواختی به سمت خروجی هدایت شود.
در مرحله بعد، مواد به هد و سپس قالب منتقل می‌شوند، جایی که با فشار از قالب عبور کرده و به شکل نهایی محصول درمی‌آیند. در نهایت، محصول از دستگاه خارج شده و ممکن است برای خنک‌سازی یا فرآیندهای تکمیلی دیگر آماده شود. این فرآیند به تولید انواع مختلف محصولات پلیمری از جمله لوله‌ها، پروفیل‌ها، ورق‌ها و گرانول‌ها منجر می‌شود.
مزایای تولید گرانول با دستگاه اکسترودر
تولید گرانول با دستگاه اکسترودر به تولید گرانول‌هایی با کیفیت یکنواخت و ویژگی‌های فیزیکی مطلوب کمک می‌کند، که برای استفاده در فرآیندهای بعدی مانند قالب‌گیری تزریقی و اکستروژن بسیار مناسب هستند. استفاده از دستگاه اکسترودر برای تولید گرانول‌ها باعث می‌شود که این مواد به راحتی ذخیره، حمل و استفاده شوند. در ادامه، مزایای تولید گرانول با دستگاه اکسترودر آورده شده است:
| مزایا | توضیحات |
|---|---|
| کیفیت یکنواخت | دستگاه اکسترودر توانایی تولید گرانول‌هایی با اندازه و کیفیت یکنواخت را دارد که در فرآیندهای بعدی به‌خوبی عمل می‌کنند. |
| افزایش بازدهی تولید | تولید مداوم و سریع گرانول‌ها با اکسترودر باعث افزایش بازدهی و کاهش هزینه‌های تولید می‌شود. |
| سهولت در حمل و نقل و ذخیره‌سازی | گرانول‌ها به دلیل شکل و اندازه مناسب، به راحتی قابل حمل و ذخیره‌سازی هستند که این امر مدیریت مواد را ساده‌تر می‌کند. |
| قابلیت ترکیب و اصلاح مواد | با استفاده از اکسترودر، می‌توان مواد مختلف را با هم ترکیب کرده و گرانول‌هایی با خواص مورد نظر تولید کرد. |
| کاهش ضایعات تولید | فرآیند اکستروژن بهینه‌سازی شده به کاهش ضایعات تولید کمک می‌کند و بهره‌وری کلی را افزایش می‌دهد. |
| انعطاف‌پذیری در تولید محصولات مختلف | امکان تولید گرانول‌های متنوع با ترکیبات مختلف برای کاربردهای گوناگون در صنعت پلیمر فراهم است. |
| کاهش مصرف انرژی | در برخی از دستگاه‌های اکسترودر نیاز به مصرف انرژی کمتری داریم که این مزیت، بینظیر است. |
| کاهش هزینه‌ها | تولید گرانول با دستگاه اکسترودر کم هزینه تر از دستگاه‌های مشابه می‌باشد. |
| مصرف مداوم | شما می‌توانید به‌صورت 24 ساعته به تولید گرانول با دستگاه اکسترودر بپردازید و محدودیتی وجود ندارد. |
قیمت دستگاه اکسترورد چقدر است؟
قیمت دستگاه اکسترودر به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع دستگاه (تک ماردون یا دو ماردون)، اندازه و ظرفیت تولید، سطح اتوماسیون، کیفیت مواد و قطعات استفاده‌شده در ساخت، و برند تولیدکننده. به طور کلی، قیمت اکسترودرهای کوچک و ساده‌تر ممکن است از حدود 10,000 دلار شروع شود، در حالی که اکسترودرهای بزرگ‌تر و پیشرفته‌تر با ظرفیت بالا می‌توانند به چند صد هزار دلار یا حتی بیش از یک میلیون دلار نیز برسند.
برای دریافت قیمت دقیق‌تر، معمولاً نیاز است تا مشخصات فنی دستگاه مورد نظر و نیازهای تولیدی خاص شما به تامین‌کنندگان ارائه شود. علاوه بر این، هزینه‌های جانبی مانند نصب، آموزش و خدمات پس از فروش نیز ممکن است بر قیمت نهایی تأثیر بگذارد.
سخن پایانی
دستگاه اکسترودر یکی از ابزارهای حیاتی در صنعت پلیمر است که با قابلیت‌های گسترده خود، امکان تولید انواع محصولات پلیمری را فراهم می‌کند. از لوله‌ها و پروفیل‌های مختلف گرفته تا ورق‌ها، فیلم‌ها و گرانول‌ها، این دستگاه به‌واسطه طراحی‌های متنوع خود از جمله اکسترودرهای تک‌ماردونه، دو‌ماردونه، عمودی، سرد و گرم، پاسخگوی نیازهای گوناگون صنایع است. فرآیند اکستروژن با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، مواد پلیمری را به صورت یکنواخت و با کیفیت بالا به محصولات نهایی تبدیل می‌کند. همچنین، تولید گرانول با این دستگاه، به دلیل سهولت در حمل و نقل، ذخیره‌سازی، و کنترل دقیق ویژگی‌های فیزیکی مواد، یکی از مزیت‌های برجسته آن محسوب می‌شود. در نهایت، انتخاب صحیح نوع اکسترودر و به‌کارگیری اصولی آن، نقش مهمی در بهبود کارایی و کیفیت تولیدات پلیمری ایفا می‌کند و به صنایع مختلف این امکان را می‌دهد که محصولات متنوع و با کیفیتی را با بهره‌وری بالا به بازار عرضه کنند.
همچنین بخوانید: هزینه راه اندازی خط تولید گرانول