در تولید صنعتی مدرن، اکسترودرهای پلاستیک تجهیزات اصلی هستند که به طور گسترده در پردازش لوله‌ها، پروفیل‌ها، فیلم‌ها، ورق‌ها و پلاستیک‌های مهندسی با کارایی بالا استفاده می‌شوند. با پیشرفت علم مواد، تعداد فزاینده‌ای از پلاستیک‌های مهندسی با نقطه ذوب بالا و پلاستیک‌های زیست تخریب‌پذیر وارد بازار می‌شوند که تقاضای عملکرد بالاتری را برای اکسترودرهای پلاستیک ایجاد می‌کنند.

اکسترودر پلاستیک یک دستگاه مکانیکی است که مواد اولیه پلاستیک را ذوب کرده و سپس پلاستیک مذاب را از طریق یک پیچ به داخل قالب اکسترود می‌کند. اجزای اصلی آن شامل یک پیچ، سیلندر، سیستم گرمایشی، دستگاه کنترل فرکانس متغیر و قالب است. با تنظیم سرعت پیچ، مناطق دما و شکل دهانه تخلیه، اکسترودر می‌تواند محصولات پلاستیکی با مشخصات مختلف تولید کند.

پلاستیک‌های مهندسی با نقطه ذوب بالا، مانند پلی آمید (PA)، پلی اتر اتر کتون (PEEK) و پلی کربنات (PC)، معمولاً دارای نقاط ذوب 250 درجه سانتی‌گراد یا بالاتر هستند. اکسترودرهای معمولی قادر به برآورده کردن الزامات پردازش این مواد نیستند. بنابراین، اکسترودرهایی که به‌طور خاص برای پلاستیک‌های مهندسی با نقطه ذوب بالا طراحی شده‌اند، معمولاً دارای ویژگی‌های زیر هستند:

• سیلندر و پیچ مقاوم در برابر حرارت و دمای بالا

  برای اطمینان از عملکرد پایدار در دماهای بالا، سیلندر و پیچ معمولاً از آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت بالا ساخته شده‌اند یا دارای عملیات سطحی سخت شده هستند. این امر از سایش پیچ و تخریب مواد در طول پردازش طولانی مدت در دمای بالا جلوگیری می‌کند.

• سیستم گرمایش و کنترل دما دقیق

  پلاستیک‌های با نقطه ذوب بالا به دما حساس هستند. حتی کوچکترین انحراف می‌تواند باعث تجزیه ذوب یا جریان ضعیف شود. بنابراین، اکسترودرها به مناطق گرمایش دقیق چند مرحله‌ای و کنترل‌کننده‌های دما مجهز شده‌اند که به دقت کنترل دما ±1 درجه سانتی‌گراد می‌رسند تا از کیفیت ثابت محصول اطمینان حاصل شود.

• طراحی پیچ قوی

  ذوب‌های با ویسکوزیته بالا به نیروهای برشی و رانشی بیشتری نیاز دارند. پیچ‌های اکسترودر معمولاً دارای پیچ‌های بلند با شکل‌های رزوه بهینه شده برای بهبود یکنواختی اختلاط و راندمان انتقال هستند.

• سیستم خنک کننده کارآمد

  پس از اکستروژن، پلاستیک باید خنک شود تا شکل خود را حفظ کند. برای مواد با نقطه ذوب بالا، سیستم خنک کننده از خنک کننده هوا یا آب کارآمد استفاده می‌کند تا از تنظیم سریع محصول و کاهش تنش‌های باقیمانده اطمینان حاصل شود.

با افزایش آگاهی از حفاظت از محیط زیست، بسیاری از شرکت‌ها شروع به آزمایش با تولید محصولات پلاستیکی زیست تخریب‌پذیر، مانند PLA و PHA کرده‌اند. این مواد دارای نقاط ذوب نسبتاً پایینی هستند اما به گرما حساس بوده و مستعد تجزیه هستند. هنگام طراحی اکسترودرها برای پلاستیک‌های با نقطه ذوب بالا، در نظر گرفتن قابلیت‌های پردازش پلاستیک‌های زیست تخریب‌پذیر بسیار مهم است:

• کنترل دمای چند مرحله‌ای:

  تنظیم دمای پیچ در مراحل مختلف برای پاسخگویی به نیازهای متفاوت مواد با نقطه ذوب بالا و پایین.

• سیستم تعویض و تمیز کردن سریع قالب:

  تسهیل سوئیچینگ بین مواد مختلف، کاهش آلودگی متقابل و اطمینان از عملکرد مواد سازگار با محیط زیست.

• گزینه‌های پردازش با برش کم:

  کاهش خطر تخریب پلاستیک‌های زیست تخریب‌پذیر در طول اکستروژن و افزایش بازده محصول.

اکسترودرهای مناسب برای پلاستیک‌های مهندسی با نقطه ذوب بالا نه تنها در هوافضا، قطعات خودرو و الکترونیک به طور گسترده استفاده می‌شوند، بلکه تقاضای بازار برای مواد سازگار با محیط زیست را نیز برآورده می‌کنند. در آینده، با توسعه مداوم مواد زیست تخریب‌پذیر و پلاستیک‌های مهندسی با کارایی بالا، این اکسترودرها به سمت فناوری‌های هوشمند، کم‌مصرف و دقیق ارتقا خواهند یافت و به یک قطعه اصلی از تجهیزات در صنعت تولید پلاستیک تبدیل خواهند شد.