دای های جدید برای لوله های چندلایه
بسپار/ ایران پلیمر جدیدترین ریژه های (دای های) لوله چندلایه میتواند محصولات کاراتر و با انعطاف پذیری بیشتری تولید کند، در حالیکه طراحی های آتی حتی ممکن است اضافه کردن جز چندلایه کن (layer multiplication) را نیز ممکن کند.
یک جزء مهم ساخت لوله چندلایه، ساخت ریژه (tooling) است. چندین گروه تحقیقاتی (دانشگاهی و تجاری) ریژه هایی ساختهاند که میتوانند برای طراحی های لوله ارتقایافته استفاده شوند.
اخیرا محققان دانشگاه Case Western Reserve در آمریکا نوع جدیدی از ریژه رانشگری (اکستروژن) را ساختهاند که امکان تولید لوله و نازکلوله (tube) چندلایه را فراهم میکند. به گفته محققان در همایش Antec 2018، این ریژه میتواند ساختارهای لایهای از دهها تا هزاران لایه با ضخامت چند میلیمتر تا دهها نانومتر را تولید کند (شکل 1).
همرانشگری چندلایه کنی (Layer multiplication) میتواند ساختارهای مذابی با تعداد لایه زیاد و ضخامت بسیار کم تولید کند. این روش میتواند خواصی مانند سدگری (barrier) و استحکام ضربه را افزایش دهد. تا به امروز، این فرایند تا حد زیادی محدود به تولید فیلمهای چندلایه بوده است.
اگر خروجی به شکل النگویی (annular) باشد، این فناوری میتواند برای بهبود خواص سدگری در لوله و نازک لوله و یا اسفنج پوش کردن لوله برای عایقکاری استفاده شود.
لوله های چندلایه معمولا با استفاده از ریژه هایی با چند ورودی (crosshead dies) برای اعمال لایه ها به یک ساختار لوله ای شکل گرفته (یا تقریبا جامد) ساخته میشوند.
محققان از یک خط هم رانشگری چندلایه، شامل دو رانشگر تک ماردان Killion، یک خوراک دهنده (feedblock) 9 مجرایی (شکل 2)، ریژه های چندلایه کن با نسبت منظر زیاد و یک ریژه نازک لوله با طراحی سفارشی استفاده کردند. نمونههای رانشگری شده با میله برنجی از جلوی ریژه بریده شد و قبل از تصویربرداری اجازه داده شد تا در حمام آب سرد شود. در رانشگریهای همراه با چرخش زاویه ای، یک عرصه ریژه (die land) النگویی سفارشی طراحی شده همراه با موتور برقی برای کنترل چرخش مورد استفاده قرار گرفت.
طراحی ریژه با رانشگری یک سامانه پلی اتیلن کم چگالی Dow 5004I لایه ای (با دو رنگ مختلف) با ساختارهای 9، 33 و 129 لایه اعتبارسنجی شد. ریژه به یک جزء چندلایه کن با نسبت منظر زیاد به عنوان رابط (آداپتور) و یک خوراک دهنده 9 مجرایی متصل شد. دو ماده مختلف وارد مسیرهای جریان خوراک دهنده میشوند و به زیرجریانهایی (sub-flow) با 4 یا 5 لایه تقسیم میشوند. سپس قبل از ترکیب شدن به صورت یک ساختار مذاب چندلایه، این لایه ها در هم تداخل میکنند (intermesh) تا به اندازه درست برسند.
افزایش تعداد لایه ها با افزودن تعداد چندلایه کن بیشتر بین خوراک دهنده و ریژه نازک لوله فراهم میشود. در مورد 33 لایه، 3 عدد چندلایه کن و در مورد 129 لایه، 5 عدد چندلایه کن استفاده شده است.
محصول رانشگری شده که به دلیل کمبود تجهیزات پس از فراورش گِرد نبود، با استفاده از میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده تایید کرد که همرانشگری چندلایه کنی میتواند برای همرانشگری لوله هم استفاده شود.
دو مسئله اصلی نازک لوله لایه ای وجود داشت: یکی وجود خطوط جوش بود، جاییکه جریانهای لایه ای برای تشکیل شکل النگویی بهم میرسند. دیگری ماهیت لایه بندی کمی نامنظم نزدیک خطوط جوش بود. این مسایل با ساخت یک عرصه زاویه دار جدید که میتواند بچرخد تا حدی حل شد.
این گروه تحقیقاتی در آینده، استحکام خط جوش را در سامانه های مواد مختلف رانشگری شده با این فناوری مطالعه خواهند کرد.
برگردان: دکتر فاطمه خودکار
(ادامه دارد…)
متن کامل این مقاله را که در شماره 199 ماهنامه بسپار در اردیبهشت ماه منتشر می شود، بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید.
