موضوع مقاله: روزن‌رانی پلاستیک | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # روزن‌رانی پلاستیک | مقدمه: روزن‌رانیافضلی، محمدرضا، فرهنگ مهندسی مکانیک، انگلیسی-فارسی، تهران: فرهنگ معاصر، ۱۳۸۶. | ## بخش 1: روزن‌رانی پلاستیک | پلاستیک یا اکستروژن پلاستیک روشی رایج برای شکل‌دهی پروفیل‌ها از مواد پلاستیکی است. ماده خام پلاستیک توسط مارپیچ به جلو رانده می‌شود المنت‌های گرمایشی دور محفظه مارپیچ موجب گرم شدن و ذوب شدن مواد شده و به مواد را بصورت مذاب به حرکت درمی‌آورد. این فرایند، فرایندی پیوسته بوده و در نتیجه می‌تواند قطعات را در طول‌های زیاد تولید کند که برای تولید قطعاتی مثل لوله و واشر ایده‌آل است. در سال ۱۹۳۷ یک دستگاه روزن‌ران (اکسترودر) توسط ورنون ای روویل اختراع شد که عملکردی بسیار مشابه به روزن‌ران‌های پلاستیک امروزی داشت و می‌توان آن را نخستین نمونه موفق از این سری از ماشین‌ها دانست. برای مثال می‌توان به شیلنگ و میله پرده به عنوان قطعات ساخته شده در این فرایند اشاره کرد. یک موتور الکتریکی همراه با یک درایو هیدرولیک به‌طور پیوسته یک پیچ واقع در لوله دستگاه را می‌چرخاند. همان‌طور که ذرات پلاستیک در راستای پیچ حرکت می‌کنند، ذوب شده و با فشار، به قالب که در انتهای لوله دستگاه قرار دارد، وارد می‌شود. روزن‌ران روزن‌رانها را می‌توان به دو نوع کلی تک مارپیچ و دو مارپیچ تقسیم‌بندی کرد. روزن‌ران تک‌مارپیچ روزن‌رانهای تک‌مارپیچ انعطاف‌پذیری بالایی دارند و تجزیه تحلیل درون آن‌ها ساده‌تر است. در اینجا اجزاء روزن‌ران و مکانیزم عملکرد آن به صورت مختصر توضیح داده می‌شود: اجزاء روزن‌ران قیف تغذیه اگر خوراک ورودی به روزن‌ران به شکل گرانول یا پودر باشد، درست بعد از قیف نیاز به یک قسمت به نام ناحیه تغذیه است که در آن به مواد گرما داده می‌شود تا به حالت مذاب در آیند. به این روزن‌رانها Plasticating Extruder می‌گویند؛ ولی اگر خوراک ورودی به روزن‌ران به عنوان مثال از یک رآکتور پلیمریزاسیون تأمین شود و خوراک به صورت مذاب باشد در این صورت در روی پیچ دیگر نیازی به ناحیه تغذیه نیست و خوراک به‌طور مستقیم وارد ناحیه تراکم و فشردگی یا حتی ناحیه اختلاط می‌شود. انتقال حرارت به مواد بیشتر از طریق سیلندر صورت می‌گیرد و ایجاد جریان درگ با استفاده از آن میسر می‌گردد. در بعضی از موارد بر روی سیلندر نیز شیارهایی به عنوان کانال انتقال مذاب تعبیه می‌شود. صافی و صفحه سرعت شکن یکی از اجزای مهم روزن‌ران، صافی است که پس از مارپیچ و قبل از دای قرار می‌گیرد. استفاده از صافی‌های بسیار ظریف باعث افزایش کیفیت محصول نهایی می‌گردد؛ ولی این نوع صافی‌ها بسیار آسیب‌پذیراند. | ## بخش 2: روزن‌رانی پلاستیک | جهت جلوگیری شکست این صفحات، از صفحات سرعت‌شکن استفاده می‌شود که دارای سوراخ‌های مماس بر یکدیگر و بسیار تنگاتنگ است که باعث می‌شود جریان مذاب چرخشی خروجی از مارپیچ به صورت خطی در آید. قسمت‌های مختلف از یک مارپیچ عبارت اند از: قطر مارپیچ: منظور از قطر پیچ همان قطر درونی سطح صفر مارپیچ است. باید توجه کرد که فاصله خالی بین دو پره lead گفته می‌شود که به اندازه عرض پره از گام پیچ کمتر است. عمق کانال: به فاصله بین سطح صفر مارپیچ و سطح داخلی سیلندر عمق کانال گقته می‌شود و ممکن است در طول کانال تغییر کند. این فاصله باعث ایجاد یک جریان برگشتی شده که به اختلاط مواد درون روزن‌ران کمک می‌کند؛ ولی شدت برش وارده به سیال در این منطقه بسیار زیاد است و گرمای زیادی تولید می‌شود که افزایش گرمای تولید شده باعث سوختن و تخریب پلیمر می‌شود. در ضمن عملیات ذوب شدن، مواد از جداره سیلندر جدا شده و در حوضچه مذاب مارپیچ در حال چرخش می‌ریزد و با ایجاد نیروی درگ به سمت جلو می‌روند. با استمرار چرخش مارپیچ مواد بیشتری به داخل حوضچه مذاب می‌ریزد تا اینکه در انتهای منطقه تغذیه خوراک جامد به‌طور کامل به حالت مذاب در می‌آید. در طول منطقه اندازه‌گیری، مذاب فشرده شده شروع به همگن شدن کرده و مذابی با فشار و دمای ثابت از خروجی روزن‌ران به سمت دای می‌رود. روزن‌ران دومارپیچ متناسب با جهت چرخش و وضع استقرار دو مارپیچ نسبت به یکدیگر، می‌توان انواع مختلف مارپیچ از جمله مارپیچ با حرکت همسو و معکوس، مارپیچ نوع شانه‌ای، غیر شانه‌ای و شانه‌ای فشرده را تشخیص داد. متناسب با جهت چرخش دو مارپیچ نسبت به یکدیگر، نحوه ورود و انتقال مواد، هموژنیزه شدن مواد، انتقال انرژی، شدت و یکنواختی برش، فشار و حجم مواد عبوری از مارپیچ‌ها و مقدار اصطکاک مشخص می‌شود. برتری روزن‌ران دو مارپیچ و شانه‌ای با حرکت معکوس نسبت به مارپیچ با حرکت همسو عبارت اند از: انتقال مواد به شدت صورت می‌گیرد. تجهیزات جانبی در روزن‌رانی پروفیل، تجهیزات جانبی بیشتر برای شکل و فرم‌دهی به محصول نهایی به کار می‌روند. حمام‌های خنک‌کننده زمانی که پروفیل پلاستیکی از قالب بیرون می‌آید هنوز به صورت مذاب است. پروفیل به یک حمام آب هدایت می‌شود که دارای شکل دهنده‌ها و راهنماهای مرتبط با ابعاد است. در حین عبور از این حمام خنک‌کننده، پلاستیک جامد شده و شکل نهایی اش را به خود می‌گیرد. | ## بخش 3: روزن‌رانی پلاستیک | غلتک‌های بیرون برنده پلاستیکی که از قالب پروفیل بیرون می‌آید و هنوز مذاب است، استحکامی ندارد. برای حصول اطمینان از این که فرایند با سرعت درستی 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 برخی قطعات روزن‌رانی شده و لوله‌ها که سطح مقطع توخالی دارند، باید از لحاظ ابعاد دقیق باشند؛ بنابراین یک دستگاه کالیبراسیون خلأ به حمام خنک‌کننده اضافه می‌شود. 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 پروفیل روزن‌رانی شده که کامل شکل گرفته‌است، حال باید به ابعاد مورد نظر بریده شود تا برای حمل و نقل و کاربرد پیش‌بینی شده مناسب باشد. اگر سطح مقطع قطعه‌ای که قرار است بریده شود ضخیم باشد، یک اره رفت و برگشتی قطعه را می‌برد. طول قطعات سخت و نرم در حین گذشت از روی کانتر که توسط یک غلتک فعال می‌شود، اندازه‌گیری می‌گردد. پروفیل‌های روزن‌رانی هم‌زمان در این فرایند، دو نوع ماده اولیه یا در رنگ‌های متفاوت، هم‌زمان در یک پروفیل روزن‌رانی می‌شوند. این کار نیاز به دستگاه روزن‌رانی دوسره اختصاصی و قالب‌های سفارشی ساخته شده دارد. دو ماده به‌طور جداگانه روزن‌رانی 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 روزن‌رانی برای بهبود یک پروفیل روزن‌رانی، می‌توان پس از روزن‌رانی اعمالی انجام داد. شکل‌دهی خمشی و استفاده از غلتک‌های داغ روی نوارهای چسب در خارج از خط تولید انجام می‌شوند. | ## جمع‌بندی | فرایند پرینت جوهری، نشان دار کردن محصول یا یک دسته از محصولات را امکان‌پذیر می‌کند.