آزمایشگاه تحقیقات پلیمر وکامپوزیت آزمایشگاه تحقیقات پلیمر وکامپوزیت

 

آزمایشگاه تحقیقات پلیمر وکامپوزیت

اکسترودر دوپیچه همسوگرد 10 میلیمتری در مقیاس آزمایشگاهی (میکرونی)

Microlab-Rondol 10 mm 25:1 twin screw extruder

 

این اکسترودر دوپیچه بسیارکوچک آزمایشگاهی ساخت شرکت Rondol انگلستان بوده و در بهار 1396  در آزمایشگاه تحقیقات پلیمر و کامپوزیت دانشکده فنی کاسپین دانشگاه تهران راه اندازی شده است. این دستگاه در حال حاضر فعال و آماده ارائه خدمات می باشد. براساس اطلاعات شرکت سازنده، این اکسترودر آمیزه ساز میکرونی (Micro compounder) کوچکترین اکسترودر دوپیچه موازی در جهان می باشد که پیچ هایش از بخش های مجزا (Fully segmented parallel screws)  تشکیل شده است. بواسطه طراحی قابل تغییر پیچ های این اکسترودر و حضور بخشهای kneading، امکان اختلاط کامل مواد مختلف در مقادیر بسیار کم حتی حدود 5 گرم نیز وجود دارد.

 

   

شکل1- بخش های مختلف پیچ های اکسترودر قبل و بعد از سوار شدن

نسبت طول به قطر این اکسترودر 25 به 1 و قطر پیچ هایش 1 میلیمتر می باشد. برل (Barrel) این اکسترودر به آسانی پاک شده (easy clean) و با قابلیت باز شدن از میان، امکان دسترسی آسان به پیچ ها را فراهم می آورد. به دلیل طراحی هماهنگ پیچ و برل، حداقل مقدار ماده در اکسترودر پس از اتمام فرایند اکستروژن باقی می ماند (کمتر از 10 گرم). پیچ های اکسترودر همسوگرد بوده و بصورت در هم فرورونده و خود پاک شونده (Co-rotating, intermeshing and self-wiping) عمل می نمایند. برل دارای 5 ناحیه مختلف حرارتی شامل دای می باشد که هرکدام بصورت مجزا تا دمای ºC 300 می توانند گرم شوند. امکان کنترل دمایی این نواحی هریک بصورت مجزا وجود دارد.

شکل2- برل باز شده اکسترودر و پیچ های خارج شده موازی آن

 

دو دای مختلف میله و فیلم برای این اکسترودر خریداری شده است. علاوه براینها، این اکسترودر مجهز به دو قیف خوراک دهی گرانول، دو قیف خوراک دهی مواد پودری و یک دستگاه تزریق مایعات است که در همه این تجهیزات جانبی امکان تنظیم سرعت خوراک دهی بصورت دقیق فراهم است. برای امکان کنترل دقیق سرعت خوراک دهی، قیف های مربوطه  دارای دوپیچ موازی همسوگرد هستند. دستگاه جانبی تزریق مایعات نیز دارای مخزنی از جنس استیل ضدزنگ و یک پمپ کوچک با قابلیت تنظیم دقیق دبی حجمی است. تجهیزات جانبی خوراک دهی اشاره شده،  امکان خوراک دهی مواد مختلف را به اکسترودر در نواحی مختلف برل (طولهای مختلف پیچ) با سرعت های متفاوت فراهم می آورد. روی برل چهار ناحیه مختلف برای خوراک دهی و خروج گاز تعبیه شده است. هر کدام از این نواحی قابلیت استفاده یا کور شدن را دارند. این امر امکان اکستروژن مواد گرانولی، پودری و مایعات را بطور همزمان و مجزا در طولهای متفاوتی از برل فراهم می آورد. این ویژگی برای اکستروژن مواد حساس به حرارت بسیار حائز اهمیت می باشد.

یکی دیگر از تجهیزات جانبی این اکسترودر، یک پمپ تزریق گاز فوق بحرانی دی اکسید کربن یا نیتروژن است. این وسیله امکان تولید پیوسته فوم یا کنترل دقیق دمای مذاب برای مواد حساس به حرارت را با تزریق کنترل شده گاز خنثی بوجود خواهد آورد. در این آزمایشگاه، کپسولهای گاز نیتروژن و دی اکسید کربن با خلوص بالا نیز موجود می باشند.

از دیگر تجهیزات جانبی این دستگاه می توان به کمپرسور هوا و دستگاه خلاء اشاره نمود. از کمپرسور هوا می توان برای دمیدن هوا به نمونه پس از دای  و از پمپ خلاء برای خروج گازهای فرار حاصل از اکستروژن مواد در برل بهره برد. پمپ خلاء با قابلیت تنظیم فشارخلاء در نواحی مختلف از طول پیچ به برل قابل اتصال خواهد بود.

مواد گرم اکسترود شده پس از خروج از دای می توانند با دمش هوا و/یا ورود به حوضچه آب سرد بسیار کوچک خنک شده و به شکل جامد در آیند.