دستگاه اکسترودر و کاربرد های آن در صنایع مختلف

اکسترودر در واقع یک دستگاه صنعتی است که برای شکل ‌دادن به مواد مختلف از طریق عبور دادن آن‌ها از یک قالب مشخص طراحی شده است. این فرآیند شامل فشرده‌سازی مواد خام است که باعث درآمدن آن‌ها به شکل دلخواه می‌شود.

دستگاه اکسترودر در صنایع مختلفی از جمله تولید پلاستیک، مواد غذایی، زغال فشرده، نورد آهن، خوراک دام و طیور و غیره کاربردهای فراوانی دارد. مواد اولیه‌ای که ماشین از آن‌ها تغذیه می‌کند معمولاً به شکل پودر یا گرانول هستند و پس از اعمال حرارت و فشار توسط سیستم، به شکل‌های مختلف میله‌ای، ورقه‌ای، رشته‌ای یا حتی محصول نهایی درمی‌آیند.

در این مقاله قصد داریم در خصوص یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین دستگاه‌های حاضر در انواع صنایع، یعنی اکسترودر صحبت کنیم، با ما همراه باشید.

آشنایی با دستگاه اکسترودر و مکانیزم عملکرد آن

دستگاه اکسترودر در واقع یک مکانیزم ماشینی است که از یک مخزن فشار و مارپیچ تشکیل شده است. اهمیت این دستگاه در صنایع امروزی به قدری زیاد است که بدون وجود آن نمی‌توان تأسیس خیلی از کارگاه‌های صنعتی (در حوزه‌های مختلف) را متصور بود.

مکانیزم عملکرد دستگاه اکسترودر به این صورت است که مواد خام از طریق یک قیف به داخل دستگاه هدایت می‌شوند، سپس با اتکا به حرکت پیچ (مارپیچ) یا پیستون ماشین، با نیروی زیادی به سمت جلو فشرده می‌شوند. طی این فرآیند، دما و فشار روی مواد به شدت افزایش پیدا کرده و متریال (بسته به نوع ماده و دستگاه) به حالت نیمه‌جامد یا مذاب درمی‌آید.

در گام بعدی، این مواد از یک قالب مشخص (بسته به نیاز و نوع تولیدی کاربر) عبور می‌کنند و به شکل نهایی دلخواه تبدیل می‌شوند. شما می‌توانید با توجه به نوع مواد و محصول نهایی، دما، سرعت چرخش مارپیچ، و فشار اکسترودر را تنظیم نمایید.

به فرآیندی که مواد خام در دستگاه اکسترودر طی می‌کنند، اکستروژن گفته می‌شود. این روند چندین مرحله مختلف دارد که طی آن‌ها فشار و حرارت مشخصی به صورت کنترل شده اعمال می‌شود.

مواد اولیه‌ای که می‌توان از طریق اکسترود کردن آن‌ها به محصولات جدید دست یافت، ممکن است از هر جنسی باشند؛ اعم از پودر چوب، پلاستیک، مواد غذایی یا حتی فلزات.

اجزای اصلی دستگاه اکسترودر

دستگاه اکسترودر از چند بخش مکانیکی و کنترلی تشکیل شده که هر کدام نقش مهمی در فرآیند اکستروژن دارند:

1. قیف تغذیه: محل ورود مواد اولیه به دستگاه است که به‌صورت گرانول یا پودر وارد می‌شود.

2. ماردون (مارپیچ): اصلی‌ترین بخش دستگاه که مواد را جلو می‌برد، فشرده می‌کند و حرارت می‌دهد.

3. برل (محفظه): محفظه‌ای که ماردون در آن می‌چرخد و حرارت در آن اعمال می‌شود.

4. المنت حرارتی و ترموکوپل: برای تنظیم و کنترل دقیق دمای مواد در طول مسیر.

5. قالب (دای): انتهای دستگاه که مواد پس از ذوب شدن از آن عبور کرده و شکل نهایی را می‌گیرند.

6. سیستم کنترل (PLC یا PID): برای تنظیم فشار، سرعت و دمای دستگاه با دقت بالا.

مشخصات فنی مهم اکسترودرها

انواع دستگاه اکسترودر

صنایع گوناگونی هستند که از اکسترودر استفاده می‌کنند. این وسیله که به آن دستگاه فشار هم گفته می‌شود، مکانیزم و عملکرد ساده و مشخصی دارد: فشرده‌سازی در کنار حرارت دهی به مواد اولیه. نوع مواد خام، قالب نهایی و تنظیمات شماست که نحوه عملکرد دستگاه اکسترودر را معین می‌کند.

بنابراین ساختار دستگاه اکسترودری که مثلاً در صنعت خوراک به کار گرفته می‌شود، تفاوت اساسی با نمونه‌ای که در صنعت چوب استفاده شده، نخواهد داشت.

هرچند باید توجه داشته باشید که علیرغم این ساختار مشابه، انواع مختلفی از دستگاه اکسترودر وجود دارد که ظرفیت، توان و قدرت متفاوتی نسبت به یکدیگر دارند و طبیعتاً قیمت آن‌ها نیز با یکدیگر فرق می‌کند. شما نیز باید متناسب با نیازهای خود یکی از مدل‌های زیر را انتخاب کنید:

دستگاه اکسترودر تک مارپیچ (تک ماردون)

رایج‌ترین نوع دستگاه اکسترودر، مدل تک پیچ یا تک ماردون است که از یک میله فشرده‌سازی تکی برای اعمال فشار روی مواد اولیه استفاده می‌کند. از این گونه بیشتر در صنایع پلاستیک‌سازی، مواد غذایی و تولید خوراک دام و طیور استفاده می‌شود.
یکی از نکات مهمی که در خصوص اکسترودرهای تک ماردون وجود دارد، نسبت طول به قطر یا شاخص L/D است. به عنوان مثال دو دستگاه که دارای قطرهای مشابه اما L/D متفاوتی هستند، ظرفیت تولید بسیار متفاوتی دارند.
از مهم‌ترین مزایای دستگاه‌های اکسترودر تک پیچی می‌توان به ظرفیت تولید بالا با خروجی ثابت و طراحی پیوسته با اکستروژن مداوم که برای تولید محصولات یکنواخت (مانند لوله‌ها) ضرورت دارد، اشاره کرد.

اکسترودر دو مارپیچ (دو ماردون)

نوع مهم دیگری از دستگاه اکسترودر، مدل دو ماردون است. در این ماشین 2 پیچ گردان وجود دارد که به صورت ماردون‌های دوقلو قرار دارند و در یک محفظه، به صورت جفت شده یا جفت نشده در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. حرکت این میله‌های فشاری نیز می‌تواند در جهت یا خلاف جهت هم باشد.

ظرفیت تولید اکسترودرهای دو مارپیچ تا 3 برابر سریع‌تر از مدل‌های تک ماردون بوده و می‌تواند تا 6 تن بر ساعت خروجی داشته باشد. از این نوع دستگاه‌ها بیشتر برای تولید مواد حساس و پلیمری که ترکیب دقیق آن‌ها اهمیت بالایی دارد، استفاده می‌شود.
در مقایسه با مدل‌های تک مارپیچ، نسخه‌های دو ماردونی اکسترودر نیازی به پر بودن مخزن اولیه برای شروع تولید ندارند و می‌توان نوسانات ورودی را در آن‌ها به خوبی کنترل کرد. همچنین مواد اولیه مرطوبی که در مدل‌های ساده به خوبی منتقل نمی‌شوند، در این مدل‌ها به سادگی جابجا می‌شوند.

از جمله مزایای این دستگاه می‌توان به سرعت و ظرفیت تولید بالاتر، مخلوط‌سازی بهتر و البته مصرف انرژی بهینه‌تر اشاره کرد.

دستگاه اکسترودر پیستونی

ساده‌ترین نوع از دستگاه اکسترودر، مدل پیستونی است که ساز و کار آن فشردن مواد خام اولیه به سمت قالب خروجی است. برخلاف تصور، فشار وارده در این وسیله بسیار بیشتر از مدل‌های ماردونی بوده و شکل‌دهی دقیق‌تری نیز دارد.

البته باید توجه داشته باشید که انواع اکسترودر را می‌توان به مدل‌های جزئی‌تری هم تقسیم‌بندی کرد که عبارتند از:

دستگاه اکسترودر سرد

در این دستگاه‌ها حین فشرده‌سازی هیچ حرارتی به مواد وارد نمی‌شود و کار مخلوط کردن با دمای طبیعی صورت می‌گیرد. این مدل‌ها سرعت عملکرد بسیار پایین‌تری دارند و بیشتر برای تولید مواد غذایی یا خمیرهای مختلف کاربرد دارند.

دستگاه اکسترود گرم

چنانچه برای ترکیب بهتر مواد اولیه در روند فشرده‌سازی به حرارت هم نیاز داشته باشید، باید از اکسترودر گرم استفاده کنید. این دستگاه می‌تواند گرمای زیادی ایجاد کند تا فرآیند اکستروژن به بهترین شکل ممکن صورت بگیرد. از این مدل بیشتر برای تولید محصولاتی که چگالی زیادی دارند استفاده می‌شود.

نکته: از میان انواع مختلف این دستگاه، همچنین می‌توان به زیرمجموعه‌های دیگری همچون اکسترودر تک لوله‌ای، دوگانه و خمیرکن نیز اشاره کرد.

مقایسه انواع اکسترودر

روش‌های شکل‌دهی با استفاده از اکسترودر

اکسترودر دستگاهی است که برای ذوب و شکل‌دهی مواد اولیه به کار می‌رود. این دستگاه در صنایع مختلفی از جمله پلاستیک، لاستیک، مواد غذایی و داروسازی کاربرد دارد. مواد اولیه به صورت جامد یا مایع وارد اکسترودر شده و پس از ذوب شدن، تحت فشار از طریق یک قالب خارج می‌شوند.

روش‌های مختلفی برای شکل‌دهی مواد با استفاده از اکسترودر وجود دارد که برخی از آنها عبارتند از:

1. اکستروژن دمشی: در این روش، مواد مذاب از طریق یک قالب حلقوی خارج شده و سپس با دمیدن هوا به داخل آن، شکل نهایی محصول ایجاد می‌شود. این روش برای تولید بطری‌های پلاستیکی، ظروف بسته‌بندی و لوله‌ها به کار می‌رود.

2. اکستروژن فیلم: در این روش، مواد مذاب از طریق یک قالب تخت خارج شده و به صورت فیلم یا ورق تولید می‌شود. این روش برای تولید فیلم‌های بسته‌بندی، کیسه‌های پلاستیکی و ورق‌های عایق به کار می‌رود.

3. اکستروژن لوله: در این روش، مواد مذاب از طریق یک قالب حلقوی خارج شده و به صورت لوله تولید می‌شود. این روش برای تولید لوله‌های آب و فاضلاب، لوله‌های گاز و لوله‌های صنعتی به کار می‌رود.

4. اکستروژن پروفیل: در این روش، مواد مذاب از طریق یک قالب با شکل خاص خارج شده و به صورت پروفیل تولید می‌شود. این روش برای تولید پروفیل‌های درب و پنجره، پروفیل‌های ساختمانی و پروفیل‌های صنعتی به کار می‌رود

یکی از کاربردهای جالب اکستروژن در تولید شلنگ یکبار مصرف قلیان است. در این فرآیند، مواد اولیه (معمولا گرانول‌های پلاستیکی) وارد اکسترودر شده و پس از ذوب شدن، از طریق قالبی با شکل مقطع شلنگ خارج می‌شوند. این شلنگ‌ها به دلیل بهداشتی بودن و سهولت استفاده، بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند

کاربردهای دستگاه اکسترودر در صنایع مختلف

دستگاه‌های اکسترودر به دلیل قابلیت فوق‌العاده‌ای که در فشرده‌سازی، حرارت دهی و ترکیب مواد مختلف (به صورت گرانول) دارند، در صنایع گوناگون کاربردهای مختلف و گسترده‌ای دارند. در زیر به مهم‌ترین حوزه‌های صنعتی که بیشترین نفع را از این ماشین‌آلات می‌برند، اشاره می‌کنیم:

تولید زغال فشرده

یکی از اصلی‌ترین کاربردهای اکسترودرها در زمینه تولید زغال فشرده است. مواد اولیه این محصول معمولاً شامل پودر چوب یا خاک اره می‌شود که با استفاده از دستگاه به شکل قالبی و فشرده درآمده و در گام بعدی خشک یا پخته می‌شوند.
این نوع از زغال به خاطر تراکم بالایی که دارد و استفاده بهینه‌ای که از منابع چوبی می‌کند، در صنایع مختلف، به‌ویژه در کوره‌پزی و صنعت گرمایشی کاربردهای فراوانی دارد.

دستگاه اکسترودر زغال فشرده، مواد خام وارد شده را تحت فشار بالا قرار می‌دهد و با عبور دادن آن‌ها از قالب مخصوص، به شکل نهایی و مطلوب می‌رساند.

تولید خوراک دام و طیور

اکسترودرها در صنعت تولید خوراک دام و طیور نیز نقش مهمی دارند. مواد اولیه مثل غلات، پودر ماهی و سایر مواد مغذی به اکسترودر تغذیه می‌شوند و تحت حرارت و فشار مناسب به شکل گلوله‌های خوراکی فشرده درمی‌آیند. این روش تولید به ایجاد محصولی با تراکم بالاتر و قابلیت جذب بیشتر کمک می‌کند. همچنین استفاده از اکسترودر در این صنعت به دلیل سرعت بالا و کارایی مناسب بسیار رایج است.

تولید کود آلی

در این صنعت از اکسترودرها برای فرآوری و فشرده‌سازی مواد خام آلی مثل کمپوست، فضولات حیوانی و بقایای گیاهی استفاده می‌شود.

این دستگاه با فشرده‌سازی و شکل‌دهی به مواد اولیه در قالب گرانول‌های کوچک و قابل حمل، فرآیند استفاده از کودهای آلی را ساده‌تر و مؤثرتر کرده است. کودهای تولیدشده با اکسترودر قابلیت ذخیره‌سازی و انتقال بسیار خوبی دارند و برای بهبود کیفیت خاک و افزایش تولید محصولات کشاورزی، به وفور مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تولید محصولات غذایی

اکسترودرها در صنعت تولید مواد غذایی نیز جایگاه ویژه‌ای دارند. به عنوان مثال از این دستگاه برای تولید مواد خوراکی گوناگونی از جمله انواع چیپس، پفک، و حتی پاستا و ماکارونی استفاده می‌شود.

کافی است مواد غذایی اولیه مانند آرد، نشاسته و پروتئین‌های گیاهی را در مخزن اکسترودر قرار دهید تا پس از روند اکستروژن و حرارت دهی، به خوراکی‌های مختلفی دست پیدا کنید که هرکدام می‌توانند بافت‌ها و طعم‌های مختلفی داشته باشند. همچنین اضافه کردن ادویه‌جات گوناگون به ترکیبات نیز وجود دارد.

تولید پلاستیک و پلیمر

اکسترودرها یکی از ماشین‌آلات به شدت فعال در صنعت تولید پلاستیک و پلیمر با اهداف مختلف به شمار می‌روند.
این دستگاه پلیمرهای خام مانند پلی‌اتیلن یا پلی‌پروپیلن را ذوب می‌کند و به‌صورت رشته یا ورق‌های پلاستیکی از دستگاه خارج می‌نماید. محصولات پس از خروج از اکسترودر به مراحل دیگری از جمله شکل‌دهی و پردازش منتقل می‌شوند تا محصولات نهایی مانند بطری، فیلم‌های پلاستیکی، لوله و غیره از آن‌ها تولید شوند.

نحوه نگهداری و ایمنی کار با دستگاه اکسترودر

• بررسی منظم المنت‌ها و سنسورهای دما

• تمیز کردن ماردون و برل بعد از هر نوبت کاری

• استفاده از تجهیزات ایمنی (دستکش نسوز، عینک، تهویه مناسب)

• بررسی اتصالات الکتریکی برای جلوگیری از نوسانات برقی

دستگاه اکسترودر زغال: راهنمای انتخاب و خرید

افرادی که کمی با صنعت آشنا باشند، حتماً می‌دانند که یکی از سودآورترین و بهترین گزینه‌های سرمایه‌گذاری، راه‌اندازی خط تولید زغال فشرده است. این محصول هزینه تولیدی پایین، بازار گسترده و حاشیه سود قابل توجهی دارد.
با این وجود در هنگام انتخاب و خرید دستگاه اکسترودر زغال، باید به چند نکته کلیدی توجه کنید:

توان تولید دستگاه اهمیت زیادی دارد؛ مدل‌هایی که توان تولید بالایی دارند بیشتر برای تولیدات صنعتی مناسب هستند و انواع کوچک‌تر اغلب جهت مصارف خانگی یا استفاده در کارگاه‌های کوچک مناسب هستند.

حتماً باید به نوع مواد اولیه‌ای که قرار است استفاده شود توجه ویژه داشته باشید. برخی از اکسترودرها به صورت اختصاصی برای کار با مواد خاصی مانند خاک اره یا پودر چوب طراحی نشده‌اند.

همچنین باید به کیفیت قالب‌ها و قطعات داخلی دستگاه، میزان مصرف انرژی و نیاز آن به تعمیر و نگهداری، طول عمر و برند سازنده آن توجه داشته باشید.

شرکت سازه ابتکار ارشد، تنها سازنده خط تولید تمام اتوماتیک در کشور است که می‌تواند بهترین و مناسب‌ترین نوع دستگاه اکسترودر را، متناسب با نیازها و ظرفیت‌های شما اجرا و پیاده‌سازی کند.

از جمله مزیت‌های اکسترودر سازه ابتکار ارشد می‌توان به ظرفیت تولید بسیار بالا، تمام اتوماتیک بودن خط تولید، قابلیت فشرده‌سازی و حرارت دهی بالا، تأمین متریال با کیفیت و البته افت بار پایین اشاره کرد.

سخن آخر

در این مقاله تلاش کردیم به معرفی یکی از بهترین و کاربردی‌ترین انواع ماشین‌آلات صنعتی، یعنی دستگاه اکسترودر بپردازیم. این وسیله که هدف اصلی آن فشرده‌سازی و ترکیب دقیق مواد خام اولیه است، به صورت گسترده در تولید محصولات مختلف به کار گرفته می‌شود.

چنانچه قصد راه‌اندازی یک خط تولید زغال دارید، مطمئناً به یک اکسترودر نیاز خواهید داشت. امیدواریم این مطلب برای شما مفید بوده باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.