سیلندر و مارپیچ دستگاه اکسترودر | کاربرد آن در صنایع پلاستیک

سیلندر ماردون، قلب تپنده دستگاه‌های فرآوری پلاستیک مانند اکسترودرها و دستگاه‌های تزریق پلاستیک است. این دو جزء در کنار هم، وظیفه ذوب، مخلوط کردن و انتقال مواد پلیمری را به عهده دارند تا محصول نهایی شکل بگیرد.

^{معرفی سیلندر ماردون:}

• سیلندر (Barrel):یک محفظه استوانه‌ای شکل و فولادی است که ماردون در داخل آن قرار می‌گیرد. سیلندر دارای هیترهایی است که با اعمال حرارت، باعث ذوب شدن مواد پلیمری می‌شوند. انتقال حرارت به مواد عمدتاً از طریق سیلندر انجام می‌شود.
• ماردون (Screw):به یک پیچ بلند و مارپیچی شکل اطلاق می‌شود که درون سیلندر حرکت می‌کند و وظیفه اصلی آن، انتقال مواد خام (گرانول، پودر یا آسیابی) از قسمت تغذیه به سمت قالب، ذوب و همگن‌سازی آن‌ها است. ماردون با چرخش خود، اصطکاک و گرمای برشی نیز ایجاد می‌کند که به فرآیند ذوب کمک می‌کند.

اجزای اصلی ماردون:

ماردون از بخش‌های مختلفی تشکیل شده که هر کدام وظیفه خاصی دارند:

• بخش تغذیه (Feed Zone):در این قسمت، مواد خام وارد سیلندر می‌شوند. کانال‌های عمیق‌تری دارد تا مواد به راحتی وارد شوند.
• بخش فشاری/ذوب (Compression/Melting Zone): در این بخش، عمق کانال‌های ماردون به تدریج کاهش می‌یابد که باعث فشرده شدن مواد و افزایش اصطکاک و در نتیجه ذوب آن‌ها می‌شود. حرارت هیترهای سیلندر نیز به این فرآیند کمک می‌کند.
• بخش اندازه‌گیری/مترینگ (Metering Zone):در این قسمت، عمق کانال‌ها ثابت می‌شود و وظیفه اصلی آن، همگن کردن مذاب پلیمری، ایجاد فشار لازم و انتقال یکنواخت مواد به سمت قالب است.

انواع سیلندر ماردون:

سیلندر و ماردون‌ها با توجه به نوع دستگاه و نوع مواد پلیمری مورد استفاده، در طرح‌ها و جنس‌های مختلفی ساخته می‌شوند:

1. بر اساس تعداد ماردون:
   • تک ماردون (Single Screw):رایج‌ترین نوع ماردون هستند و برای فرآیند بیشتر پلیمرهای گرمانرم مانند پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP) و پلی‌وینیل کلراید (PVC) نرم کاربرد دارند. طراحی ساده و قیمت مناسبی دارند.
   • دو ماردون (Twin Screw): این نوع ماردون‌ها دارای دو پیچ هستند که می‌توانند:
     • همسوگرد (Co-rotating): هر دو ماردون در یک جهت می‌چرخند و شیارهایشان در هم تنیده است. این نوع برای اختلاط و ساخت کامپاندهای پلیمری پیچیده کاربرد گسترده‌ای دارند، زیرا توانایی بالایی در همگن‌سازی و اعمال تنش برشی به مواد دارند.
     • غیرهمسوگرد (Counter-rotating):هر دو ماردون در جهت مخالف یکدیگر می‌چرخند و بیشتر برای فرآوری PVC سخت و محصولاتی که نیاز به پمپاژ حجم بالایی از مذاب دارند، استفاده می‌شوند.
   • چند ماردون (Multi-Screw):در برخی کاربردهای خاص، از اکسترودرهای با بیش از دو ماردون نیز استفاده می‌شود.
2. بر اساس جنس و آبکاری:
   •  نیتراته (Nitrated):  این نوع سیلندر ماردون معمولاً از فولادهای آلیاژی مانند AISI 4140 HT ساخته شده و با گاز نیتروژن نیتراته می‌شوند. دارای سختی و مقاومت به سایش و خوردگی خوبی هستند و برای موادی با حداکثر 10% الیاف شیشه مناسبند.
   • بایمتال (Bimetallic): این نوع دارای یک لایه آلیاژی مقاوم در برابر سایش (مانند تنگستن کاربید) در سطح داخلی سیلندر و یا روی ماردون هستند. مقاومت بسیار بالایی در برابر سایش و خوردگی دارند و برای پلاستیک‌های معمولی یا مهندسی با درصد بالای الیاف شیشه (تا 70%)، پودر آهن، پودر سرامیک و مواد ساینده کاربرد دارند.
   • تمام سخت‌کاری (Fully Hardened): از فولادهای خاص با عملیات حرارتی کوئنچ و آنیل تولید می‌شوند و سختی و چقرمگی بالایی در برابر سایش و ضربه دارند.
3. بر اساس کاربرد و نوع محصول:
   • سیلندر ماردون خطوط تولید لوله و مخازن پلی‌اتیلن
   • سیلندر ماردون خطوط تولید لوله، پروفیل PVC و چوب پلاست
   • سیلندر ماردون خطوط تولید نایلون و نایلکس
   • سیلندر ماردون خطوط تولید محصولات بادی
   • سیلندر ماردون خطوط تولید گرانول و بازیافت
   • سیلندر ماردون خطوط تولید مستربچ و کامپاند
   • سیلندر ماردون دستگاه‌های تزریق پلاستیک

کاربرد سیلندر ماردون در صنایع پلاستیک:

سیلندر ماردون جزء حیاتی بسیاری از دستگاه‌های فرآوری پلاستیک است و در تولید طیف وسیعی از محصولات پلاستیکی کاربرد دارد:

• اکستروژن (Extrusion): در این فرآیند، مواد پلیمری مذاب از طریق یک قالب شکل داده شده و به صورت پیوسته (پروفیل) از دستگاه خارج می‌شوند. کاربردها شامل:
  • تولید انواع لوله (آبرسانی، فاضلاب، گاز، پزشکی، کابل برق)
  • تولید پروفیل‌های در و پنجره PVC
  • تولید ورق و فیلم‌های پلاستیکی (بسته‌بندی مواد غذایی، کشاورزی، محافظ)
  • تولید الیاف پلاستیکی
  • تولید سیم و کابل با پوشش پلاستیکی
• تزریق پلاستیک (Injection Molding):در این فرآیند، مواد پلیمری ذوب شده توسط ماردون به داخل یک قالب بسته تزریق شده و پس از سرد شدن، محصول نهایی شکل می‌گیرد. کاربردها بسیار گسترده است و شامل تولید قطعات خودرو، لوازم خانگی، اسباب‌بازی، قطعات الکترونیکی و انواع ظروف می‌شود.
• گرانول‌سازی و بازیافت: در خطوط تولید گرانول، سیلندر ماردون وظیفه ذوب و همگن‌سازی ضایعات پلاستیکی یا مواد پودری را دارد تا به شکل گرانول قابل استفاده مجدد درآیند.
• تولید مستربچ و کامپاندینگ: برای مخلوط کردن پلیمرها با افزودنی‌ها، رنگدانه‌ها و پرکننده‌ها به منظور ایجاد خواص خاص در محصول نهایی، از سیلندر ماردون‌های مخصوص (اغلب دو ماردون همسوگرد) استفاده می‌شود.
• ماشین‌آلات بادی (Blow Molding):برای تولید بطری‌ها، ظروف و سایر محصولات توخالی پلاستیکی.

به طور کلی، انتخاب نوع و جنس سیلندر ماردون به عوامل مختلفی مانند نوع پلیمر، حضور افزودنی‌ها (مانند الیاف شیشه یا کربنات کلسیم)، دمای فرآیند و محصول نهایی بستگی دارد. طول به قطر ماردون (L/D) نیز پارامتر مهمی است که بر کیفیت و همگن‌سازی مواد تأثیرگذار است.

کلمات کلیدی :

سیلندر و مارپیچ اکسترودر | سیلندر و ماردون | سیلندر تک مارپیچ | سیلندر دو مارپیچ | سیلندر ماردون اکسترودر | سیلندر ماردون پلاستیک | سیلندر ماردون چینی | سیلندر مارپیچ چینی