اختصاصی بسپار/ یافتن جایگزین مناسب در فناوری ماشین آلات آمیزه سازی پلیمرها

بسپار/ایران پلیمر شرکت‌های ارائه دهنده‌ی فناوری‌های آمیزه‌سازی جای‌گزین، در حال گسترش دامنه‌ی ماشین‌آلات خود هستد. در این مقاله پیشرفت‌های اخیر را می‌خوانیم.
در سال‌های اخیر تقاضا برای فناوری جای‌گزین آمیزه‌سازی پلاستیک رشد کرده است؛ زیرا نگرانی‌های زیست محیطی و تجاری روز به روز بیش‌تر می‌شوند و همین‌طور نیاز به کار کردن با مواد پیشرفته که در آن دیگر تجهیزات می‌توانند نسبت به رانشگرهای دوماردان سنتی مناسب‌تر باشند، روزافزون است. برخی از آمیزه‌سازان استدلال می‌کنند که چنین تجهیزاتی در حال حاضر پیش‌رو در نوآوری در صنعت بسپار هستند، که نه تنها به چالش‌های بحرانی مرتبط با بهره‌وری و کارکرد مواد، هم‌چنین به موضوعات گسترده‌تری مثل زیست‌پایداری و انطباق نظارتی می‌پردازد.
Paul erdmenger از شرکت بایر که به‌عنوان متحول‌کننده‌ی رانشگری پلاستیک، با ایجاد طراحی دوماردان هم‌سوگرد دارای 3 چرخه‌ی اصلی در سال 1950، شناخته می‌شود، راه را برای فناوری آمیزه‌سازی نوین هموار می‌کند.
به نظر می‌رسد هندسه‌ی طراحی به‌عنوان مزیتی از رانشگرهای تک‌ماردان در آن زمان به سبب انعطاف‌پذیری و بهره‌وری آن‌ها، در دهه‌های بعد، اصلاح و بهبود یافته است. با توجه به Niche Polymer، آخرین نسل رانشگر دوماردان 45 میلی‌متری، می‌تواند به توان عملیاتی مشابه رانشگر دوماردان 160 میلی‌متری سال 1970 دست پیدا کند. دوماردان پرکار و بی‌وقفه است اما همانند هر چیز دیگر محدودیت‌هایی دارد و پیشرفت فناورانه یعنی آمیزه‌سازان دیگر با این ابزار محدود نمی‌شوند.
پیشرفت‌ها در طراحی ماشین، درک علمی و ابزارآلات شبیه‌سازی بهره‌وری و انعطاف‌پذیری، فرایند آمیزه‌سازی را بهبود داده‌اند. گرچه هنر و تخصص مهندسان فرایند، هم‌چنان نقش مهمی در رسیدن به نتایج بهینه ایفا می‌کند.
شرکت Niche Polymer مستقر در ویرجینیای غربی آمریکا، آمیزه‌سازی سفارشی را به‌عنوان یکی از خدمات اصلی خود ارائه می‌دهد و در مناسب‌سازی آمیزه‌ها به‌منظور رسیدن به الزامات ویژه و معیارهای کارکردی اغلب با استفاده از سخت افزارهای غیر معمول به‌صورت تخصصی کار می‌کند. برای Niche Polymer، پیکربندی ماردان سهم حیاتی در تصمیم‌سازی دارد.
به گفته‌ی شرکت، برنامه پیکربندی ماردان سفارشی، تطبیق پذیری مقرون‌به‌صرفه‌ای فراهم می‌کند. تجسم رایانه‌ای ارتباط المان‌های ماردان با سیلندر رانشگر را نشان می‌دهد و به مهندسان اجازه می‌دهد به‌منظور بیشینه کردن کنترل در طول فرایند، المان‌های به‌صورت راهبردی تنظیم کنند. این برنامه، به افراد قسمت فنی در Niche اجازه‌ی سفارشی‌سازی سریع و دقیق ماردانی را می‌دهد که الزامات اختلاط منحصربه‌فرد مربوط به پروژه‌های ویژه را در بیش‌ترین میزان توان عملیاتی محتمل فراهم کند.
این رویکرد همه‌کاره به‌عنوان راه‌های اصلاح آمیزه‌سازان به‌منظور فراهم کردن تقاضای مشتریانشان اتخاذ شده است. در نمایشگاه NPE2024 فلوریدا، Farrel Pomini راه حلی جدید برای هر دو کاربرد بازیافت شیمیایی و مکانیکی ارائه داد که نمایشی از تطبیق‌پذیری و انعطاف مخلوط‌کن پیوسته‌ی فارل (FCM) است. دمای فرایندی کم FCM، زمان ماند کوتاه و برش کارآمد چرخانه، این ماشین را برای کاربردهای حساس به دما یا تاریخچه گرمایی پیشین به سامانه‌ای ایده‌آل تبدیل می‌کند. این ماشین به‌طور موفقیت آمیزی برای فراورش پلی‌لاکتیک اسید (PLA)، پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات (PHA)، پلی‌بوتیل‌سوکسینات (PBS) و هم‌چنین PVC بازیافتی و پسماند فیلم استفاده شده است. نماینده‌ی این شرکت در NPE، نتایج امیدوار کننده‌ای از آزمایش‌ها تا تولید آمیزه‌های پوسانش‌پذیر زیست‌پایه با مخلوط کردن خمیر چوب ارزان قیمت و زیست‌بسپار با استفاده از FCM با رانشگر خوراک داغ ارائه داد که بر روی قاب واحد نصب شده است.
مخلوط‌کن پیوسته تک دهانه (single port) برای خوراک دهی، محفظه صدفی لولایی، آستری فولادی قابل تعویض، نواحی متعدد تنظیم دما، ساختار چرخانه سه تکه‌ای، شکاف قابل تنظیم خروجی، بدون یاتاقان حمایتی، خروجی هوا با فشار جو، و سرمایش چرخانه را ارائه می‌دهد. سطح سازگاری فراهم شده توسط این ماشین یعنی آمیزه‌ی حاصل ارتقای الیاف بیش‌تر از 60 درصد می‌باشد و کیفیت پراکنش زیاد و دماهای فرایندی کم را نشان می‌دهد. در آزمایشی، چاقوهای یک‌بار مصرف قالب گیری تزریقی با آمیزه‌ای ساخته شده از 40 درصد الیاف تولید شدند. در آزمایشی دیگر، محصولات گرماشکل‌دهی و ورق‌های رانشگری در مقیاسی صنعتی با نوعی آمیزه شامل 5/0 درصد تا 10 درصد الیاف تولید شدند.

نماینده‌ی شرکت توضیح داد که چگونه دمای لمیدگی (HDT) مواد به‌طور قابل توجهی با افزودن الیاف سلولزی در مخلوط‌کن پیوسته‌ی فارل بهبود می‌یابد؛ و درحالی‌که میزان رطوبت اولیه‌ی الیاف بین 3 درصد تا 4 درصد بود، فرایند آمیزه‌سازی میزان آن را به کم‌تر از 1/0 درصد در آمیزه‌ی نهایی کاهش داد. وی ابراز داشت، آمیزه از طریق یک فرایند اقتصادی پیوسته تولید می‌شود. افزودن الیاف سلولزی به بسپار زیست‌تخریب‌پذیر می‌تواند سبب کاهش هزینه، بهبود پوسانش‌پذیری و خواص مکانیکی، افزایش مقاومت گرمایی و کاهش ردپای کربنی شود.

نوآوری کلید است!
از وقتی که CPM رانشگر حلقه (RingExtruder: RE) را در سال گذشته ارائه داد، بازار به رشد و تحول ادامه داده است و آمیزه‌سازان را به جستجوی مستمر راه‌های جدید در مهار قدرت آن ترغیب کرده است. مهندس ارشد فرایند درCPM ابراز داشت: «ما فرصت‌های قابل توجهی برای رانشگر RE در کاربردهای متنوع می‌بینیم. رانشگرRE برای قابلیت‌های اختلاط استثنایی و برش برجسته شده است که به آن امکان فرایندی کارآمد می‌دهند تا مواد در سطحی بزرگ پخش شود. این موضوع، ماشین را به‌طور ویژه برای پلی‌اتیلن‌ترفتالات (PET) بازیافتی مناسب می‌کند. این رانشگر با توجه به توانایی حذف ترکیبات فرار و رطوبت، استاندارد جدیدی در فناوری رانشگری در حال ایجاد است.»
در حال حاضر، کاربردهای اصلی رانشگر RE شامل فرایندهای گازگیری چالشی و فراورش مواد حساس به برش و گرما است. طراحی 12-apex منحصربه‌فرد این ماشین، در مقایسه با رانشگرهای دوماردان تک apex سنتی، امکان اختلاط شدیدتر، کنترل دمایی بهتر و زمان‌های ماند طولانی‌تر را می‌دهد. این موضوع، ماشین را برای فرایندهای رانشگری واکنشی و دیگر بخش‌های مورد تقاضا مثل تولید مستربچ ایده‌آل می‌سازد.
یکی از روندهای کلیدی افزایش تقاضا برای رانشگر RE، رشد تمرکز بر بازیافت، زیست‌پایداری و استفاده‌ی دوباره از مواد است. رواج بسپارهای زیست‌پایه که به‌دلیل داشتن ماهیت حساس به گرما مستلزم فراورش ملایم‌تری هستند، رویکرد آمیزه‌سازی ملایم‌تر در رانشگر RE توسط بسیاری به‌عنوان تطابق کامل برای این بازار در حال رشد دیده می‌شود.
به‌علاوه، CPM ابراز داشت که در حال برداشتن گام‌های بلندی در بهینه و هوشمندسازی فرایند است که شامل حلقه‌های فرایندی کنترل شده و گره‌زدن نوآوری‌های خود و تبدیل آن به ابتکارهای صنعت 4 می‌باشند. همان‌طور که ما به پیشرفت ادامه می‌دهیم، رانشگر RE ابزاری حیاتی برای شرکت‌هایی که به دنبال بهبود فرایند رانشگری خود با الویت دادن به زیست‌پایداری و کارآمدی هستند، باقی خواهد ماند.

مهندس ندا باقرزاده
nedabagherzadeh68@gmail.com

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 278 ماهنامه بسپار که در نیمه آذر ماه 1404 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.