ابزارهای کنترل ضخامت و وزن پلیمرها طی فرآیند اکستروژن
بسپار/ ایران پلیمر تا قبل از سال 1990 میلادی، کنترل ابعاد محصولات بسپاری تولیدشده از طریق رانشگری (اکستروژن) که کلیدی ترین مشخصه آنها محسوب میشود فقط در اثر تغییرات برخی شرایط خاص انجام میگرفت یا به عبارتی از یک حلقه باز (Open Loop) برای کنترل وزن یا ابعاد استفاده میشد. عوامل مورد کنترل نیز عبارت بودند از دما در طول ماردان، سرعت چرخش ماردان و فشار پشت ریژه (دای). سپس کنترل مبتنی بر میزان جرم خروجی از رانشگر مورد توجه قرار گرفت. برای این منظور از دستگاه وزن سنجی (Gravimetric) استفاده گردید.
وزن سنجی
در واقع این دستگاه جرم ورودی به قیف خوراک دهنده را به نحوی کنترل میکند که همیشه یک ارتفاع مشخص از مواد اولیه روی ماردان رانشگر وجود داشته باشد و در صورت کاهش آن، مواد به صورت پیمانهای از دستگاه وزنسنجی روی ماردان اضافه میشود. استفاده از وزنسنجی به تنهایی مانند یک سامانه تعادلی حلقه باز میباشد، ولی مشاهده گردید که اگر دستگاه وزنسنجی و ماردان هماهنگ با هم عمل کنند، نوسانات در ابعاد محصول به نحو چشمگیری کاهش مییابد. با پیشرفت فناوری، وجود وزن سنجی جز الزامی یک خط رانشگری گردید، اما با توجه به عملکرد گاه غیریکنواخت ماردان لازم گردید که وزنسنجی در یک حلقه بسته کنترل قرارگرفته و از خروجی فرمان بگیرد.
ضخامت سنج فراصوت (Ultrasonic)
ضخامت سنج فراصوت دستگاهی است که با استفاده از امواج فراصوت، ضخامت محصول (عموما لوله های بسپاری) را در هر لحظه اندازه می گیرد و با استفاده از سرعت کشنده و چگالی مذاب، برونداد جرمی را تعیین میکند.
با نصب دستگاه ضخامتسنج فراصوت، ضخامت و ابعاد محصولات بسپاری در هر لحظه اندازه گیری شده و با توجه به سرعت تولید و چگالی مذاب، برونداد جرمی محاسبه میگردد و از آنجا به وزنسنجی فرمان داده میشود تا به همان مقدار اجازه ورود ماده به قیف خوراکدهی (feeding) را بدهد و همچنین سامانه توزین نسبت مواد را تنظیم میکند.
علاوه بر این در مواردی دستگاه ضخامتسنج فراصوت با رانشگر تنظیم میگردد. در این حالت ضخامت سنج فراصوت به سایر قسمتهای جلوبرنده محصول فرمان داده و با ثابت نگه داشتن درونداد جرمی به رانشگر از طریق وزن سنجی با تغییرات سرعت، برونداد را پایش میکند. در موارد خاصی که دستگاه به ضخامت سنج فراصوت مجهز نباشد میتوان وزن سنجی را با تجهیزات جلوبرنده در خطوط تولید تنظیم نمود و تغییرات سرعت خروجی محصول را با وزن اضافه شده به قیف جبران نمود.
اندازه گیری و کنترل خروجی فرایند رانشگری
سامانه خوراک دهی رانشگر در دستیابی به یک فرایند رانشگری پایدار نقش مهمی را ایفا میکند. دو روش خوراک دهی به یک رانشگر وجود دارد:
1- خوراک دهی سرریز (flood feeding)
2- خوراک دهی گرسنه (starve feeding)
در خورا کدهی سرریز، طراحی قیف خوراکدهنده عامل تعیین کننده ای در ایجاد جریان پایدار مواد از میان قیف میباشد اما در خوراک دهی گرسنه، پایداری فرایند تا حدود زیادی بسته به کیفیت خوراکدهنده دارد. خوراکدهنده ها حجمی و یا وزنی (افت وزنی) میباشند. بدین معنا که انواع حجمی و یا وزنی دارای سامانه کنترل حجمی و یا وزنی است.
سامانه اندازه گیری حجمی، حجم مواد ورودی به رانشگر را کنترل میکند و تا زمانی که چگالی توده مواد ثابت باشد میزان خروجی رانشگر ثابت و یکنواخت خواهد بود. این سامانه ارزان و دارای عملکرد آسان است، اما دقت آن نسبتا ضعیف میباشد، چرا که چگالی توده مواد در اثر وجود اختلاف اندازه و شکل ذرات همیشه ثابت نیست.
در سامانه اندازهگیری افت وزنی در مرحله اول؛ میزان خوراک ورودی رانشگر با محاسبه وزن واحد طول تعیین شده و به همراه چگالی توده مواد به عنوان اطلاعات اولیه وارد دستگاه میشود. سپس قیف دستگاه وزن سنجی پرشده و مواد توسط دستگاه وزن سنجی به صورت کنترلشده وارد رانشگر میشوند یا به عبارتی آهنگ کاهش وزن (تغییرات وزن با زمان) کنترل میگردد.
گردآورنده: پدرام ملائکه
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 197ام بسپار که در نیمه بهمن ماه منتشر شده است بخوانید.
در صورت تمایل به درخواست نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک سالانه با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید.
