تکنولوژی اکستروژن

تکنولوژی اکستروژن چیست؟ و چرا در تولید نوار درزگیر اهمیت دارد؟

تکنولوژی اکستروژن روشی پیوسته برای شکل دهی مواد است. ماده نرم یا مذاب با فشار از دهانه ای به نام قالب (دای) عبور می کند و محصولی با طول زیاد و سطح مقطع ثابت به دست می آید. به همین دلیل، هر جا به قطعه ای بلند و یکنواخت نیاز باشد، مثل نوار درزگیر در، پنجره و یخچال یا پروفیل انعطاف پذیر خودرو و ساختمان، اکستروژن اولین گزینه است.

تفاوت آن با قالب گیری تزریقی همین پیوستگی است. در تزریق، هر بار یک قطعه جدا ساخته می شود، اما در اکستروژن یک رشته بی وقفه تولید می شود و بعد در طول دلخواه بریده یا حلقه می شود.

اگر قصد خرید قطعات پلی اورتان برای ساخت پروفیل و درزگیر دارید، باید بدانید همه گریدها برای اکستروژن مناسب نیستند. گریدهای ترموپلاستیک (TPU) رفتار مذاب مناسبی دارند و از این راه فرآوری می شوند، اما سیستم های دو جزئی ریختگی مسیر دیگری دارند. شناخت این تفاوت، همان ابتدا هزینه های اشتباه را حذف می کند.

تاریخچه تکنولوژی اکستروژن از صنعت لاستیک تا خط تولید مدرن

ریشه این فناوری به صنعت لاستیک برمی گردد. بر اساس منابع تاریخی، توماس هنکاک انگلیسی در سال 1820 ماشینی به نام «ماستیکاتور» ساخت تا ضایعات لاستیک را بازیافت کند. شانزده سال بعد، در 1836، ادوین چافی آمریکایی ماشین دو غلتکی برای مخلوط کردن افزودنی ها در لاستیک ابداع کرد. این دو ماشین هنوز اکسترودر نبودند، اما مسیر مخلوط کردن و شکل دهی مداوم را باز کردند.

در 1862 الکساندر پارکس ماده ای به نام پارکسین (که بعدها سلولوئید خوانده شد) را معرفی کرد. این نخستین ترموپلاستیک بود، یعنی مادهای که با گرما نرم و با سرد شدن سفت می شود، و برای اکستروژن ویژگی مناسبی داشت.

طبق همین منابع، نخستین اکستروژن ترموپلاستیک در 1935 در هامبورگ آلمان توسط پاول تروستر انجام شد و تقریباً همزمان در ایتالیا اکسترودر دو مارپیچه توسعه یافت. در دهه های 1930 و 1940، ورود پلی اتیلن، پلی استایرن و PVC و سپس اکسترودر تک مارپیچ، کنترل دما و فشار را دقیق تر کرد.

از دهه های 1950 و 1960 اکستروژن در بسته بندی، ساختمان و خودرو رایج شد. هم اکستروژن (Co-extrusion) هم که امکان ترکیب چند ماده در یک محصول را داد، در دهه های 1970 و 1980 گسترش یافت. امروز کنترل کامپیوتری و سنسورهای لحظه ای، یکنواختی محصول را در تولید انبوه تضمین می کنند.

مراحل کار تکنولوژی اکستروژن در خط تولید نوار درزگیر

خط اکستروژن از چند ایستگاه پشت سر هم تشکیل می شود و کیفیت نهایی نوار درزگیر به هماهنگی همین ایستگاه ها بستگی دارد.

از تغذیه مواد تا عبور از قالب

مواد اولیه به شکل گرانول، پلت یا نوار آماده از قیف وارد اکسترودر می شوند. داخل بشکه (بارل)، یک پیچ گردان مواد را به جلو می راند. گرمای خارجی المنت ها و اصطکاک ناشی از چرخش پیچ، ماده را نرم یا مذاب می کند و همزمان آن را مخلوط و پرفشار می سازد. در نهایت ماده از قالبی عبور می کند که سطح مقطع آن همان پروفیل مورد نظر است.

خنک سازی، پخت و برش

بعد از قالب، محصول باید شکل خود را حفظ کند. در ترموپلاستیک ها این کار با خنک سازی (معمولاً حمام آب یا هوا) انجام می شود. در درزگیرهای لاستیکی، پروفیل باید پخت (ولکانیزاسیون) هم بشود تا خاصیت ارتجاعی پایدار پیدا کند؛ این مرحله معمولاً در تونل گرم پشت قالب انجام می شود و جزئیات آن به نوع آمیزه بستگی دارد. در پایان، محصول کشیده، به طول مناسب بریده یا روی قرقره پیچیده می شود.

اکسترودر تک مارپیچ یا دو مارپیچ؟

انتخاب میان این دو، بیش از آنکه به مدل دستگاه مربوط باشد، به آماده بودن آمیزه بستگی دارد. اگر مواد پیش از ورود به اکسترودر کامپاند شده باشند، تک مارپیچ معمولاً کافی است.

نقش قالب و هم اکستروژن

طراحی قالب مهم ترین عامل شکل نهایی است، چون ماده پس از خروج از قالب کمی متورم می شود و ابعاد با ابعاد دهانه قالب دقیقاً یکی نیست. در نوارهای درزگیر که اغلب بخش سفت برای نصب و بخش نرم برای آب بندی دارند، با هم اکستروژن می توان دو ماده با سختی متفاوت را همزمان در یک پروفیل ساخت.

مواد مناسب تکنولوژی اکستروژن در ساخت پروفیل های انعطاف پذیر

انتخاب ماده، مهم ترین تصمیم پیش از ساخت نوار درزگیر است و در حوزه لاستیک سازی صنعتی این انتخاب مستقیماً به شرایط کاری قطعه برمی گردد: دما، تماس با نور خورشید و ازن، روغن، آب و میزان تغییر شکل دائمی که قابل قبول است.

لاستیک های پخت شونده

EPDM رایج ترین ماده برای درزگیر در و پنجره و خودرو است، چون در برابر هوازدگی، ازن و آب مقاومت خوبی دارد. سیلیکون در محدوده دمایی گسترده انعطاف خود را حفظ می کند و برای کاربردهای بهداشتی و دمای بالا کاربرد دارد. در مقابل، در تماس با روغن و سوخت معمولاً گزینه های دیگری مثل لاستیک نیتریل یا فلوروکربن بررسی می شوند. این گروه پس از اکستروژن به مرحله پخت نیاز دارند.

ترموپلاستیک های الاستومری

TPE، پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU) و PVC نرم نیازی به پخت شیمیایی ندارند و با خنک شدن، شکل نهایی می گیرند. این موضوع سرعت خط را بالا می برد و ضایعات قابل بازفرآوری هستند. TPU مقاومت سایشی خوبی دارد و برای پروفیل هایی که با اصطکاک سروکار دارند مناسب است.

اهمیت آمیزه و کنترل کیفیت

حتی بهترین دستگاه با آمیزه نامناسب، پروفیل سالم نمی دهد. یکنواختی پخش پرکننده ها و افزودنی ها، رطوبت مواد و دمای فرآوری مستقیماً روی سطح و ابعاد محصول اثر می گذارند. در این حوزه، آزمون هایی مثل سختی، تغییر شکل دائمی فشاری و بررسی ابعاد پروفیل معیارهای معمول کنترل کیفیت هستند و مقادیر مجاز باید طبق استاندارد یا مشخصات سفارش تعیین شوند.