ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स मेल्टिंग, मिक्सिंग और प्रोसेसिंग स्टेबिलिटी को कैसे प्रभावित करते हैं

कई ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर उपयोगकर्ताओं के बीच एक सामान्य घटना देखी जा सकती है: मशीन खरीदने के बाद, वर्षों के संचालन के बाद भी स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन ठीक वैसा ही रहता है जैसा वह फैक्ट्री से निकला था।

नई सामग्री आती है, नए फॉर्मूलेशन विकसित होते हैं, और ग्राहकों की आवश्यकताएं बदलती हैं - लेकिन स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन अपरिवर्तित रहता है। मशीन अभी भी उत्पादन कर सकती है, लेकिन क्या प्रक्रिया सुचारू रूप से, लगातार और स्थिर गुणवत्ता के साथ चलती है, यह एक और सवाल है।

आज, हम छह प्रमुख कार्यात्मक क्षेत्रों के पीछे के तर्क को तोड़ेंगे ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स और स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन ऑप्टिमाइज़ेशन के लिए कुछ व्यावहारिक संदर्भ प्रदान करेंगे।

1. फीडिंग ज़ोन

फीडिंग ज़ोन की एक मुख्य जिम्मेदारी है: यह सुनिश्चित करना कि विभिन्न रूपों की सामग्री स्क्रू में सुचारू रूप से और लगातार प्रवेश करे।

पाउडर में ब्रिजिंग की प्रवृत्ति होती है, जबकि फाइबर सामग्री फीडिंग के दौरान उलझ सकती है। विशिष्ट समाधान बड़े पिच फॉरवर्ड कन्वेइंग एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स का उपयोग करना है। एक बड़ा स्क्रू फ्लाइट वॉल्यूम और चौड़ा चैनल विभिन्न प्रकार की सामग्रियों को एक्सट्रूज़न सिस्टम में प्रभावी ढंग से प्रवेश करने के लिए पर्याप्त स्थान प्रदान करता है।

यही सिद्धांत डाउनस्ट्रीम फीडिंग पोर्ट के ठीक नीचे वाले सेक्शन पर भी लागू होता है। बड़े पिच स्क्रू एलिमेंट्स अपस्ट्रीम सेक्शन में कम फिलिंग डिग्री बनाए रखते हैं, जिससे अतिरिक्त सामग्री पेश करने के लिए पर्याप्त मुक्त वॉल्यूम बचता है।

2. सॉलिड कन्वेइंग ज़ोन

यदि पिघलने वाले क्षेत्र में प्रवेश करने से पहले पाउडर सामग्री को ठीक से कॉम्पैक्ट नहीं किया जाता है, तो समस्याएं उत्पन्न होंगी - सामग्री के अंदर फंसी हवा के कारण अपूर्ण पिघलना, खराब फैलाव और अस्थिर प्रसंस्करण हो सकता है।

इस क्षेत्र का मुख्य कार्य ढीली सामग्री को एक कॉम्पैक्टेड सॉलिड बेड में बदलना है।

सामान्य दृष्टिकोण कन्वेइंग एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स के पिच को धीरे-धीरे कम करना है। बड़े पिच फॉरवर्ड कन्वेइंग एलिमेंट्स से शुरू करके, स्क्रू चैनल वॉल्यूम धीरे-धीरे छोटा हो जाता है, सामग्री को कदम दर कदम संपीड़ित करता है।

हालांकि, संपीड़न दर को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए। अपेक्षाकृत कम बैरल तापमान वाले पेलेट्स को संसाधित करते समय, अत्यधिक आक्रामक पिच कमी अत्यधिक भरने और एक्सट्रूडर को ओवरलोड करने का कारण बन सकती है।

3. मेल्टिंग और प्लास्टिसाइजिंग ज़ोन

मेल्टिंग ज़ोन का उद्देश्य नियंत्रित तापमान की स्थिति में पूर्ण और समान पिघलना प्राप्त करना है, जबकि अनावश्यक गर्मी इनपुट से बचना है।

ट्विन स्क्रू एक्सट्रूज़न में, अधिकांश अतिरिक्त गर्मी स्क्रू रोटेशन और शीयर द्वारा उत्पन्न यांत्रिक ऊर्जा से आती है। इसलिए, मेल्टिंग सेक्शन में विभिन्न प्रकार के एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स शामिल होने चाहिए, जैसे:

• नीडिंग ब्लॉक्स
• रिवर्स कन्वेइंग स्क्रू एलिमेंट्स
• आंतरिक मिक्सर रोटर डिजाइनों से प्रेरित विशेष गैर-मानक मिक्सिंग एलिमेंट्स

इन एलिमेंट्स को सावधानीपूर्वक चयनित अक्षीय स्थितियों पर व्यवस्थित किया जाना चाहिए और अपस्ट्रीम फॉरवर्ड कन्वेइंग एलिमेंट्स के साथ प्रभावी ढंग से जोड़ा जाना चाहिए।

मेल्टिंग ज़ोन डिज़ाइन के प्रदर्शन का मूल्यांकन इस बात से किया जाना चाहिए कि यह यांत्रिक शीयर ऊर्जा को पिघलने वाली ऊर्जा में कितनी कुशलता से परिवर्तित करता है।

एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स का संयोजन सामग्री को अनावश्यक तापमान वृद्धि के बिना जल्दी और पूरी तरह से पिघलने देता है। लक्ष्य पिघलने वाले तापमान को केवल बढ़ाकर ऊर्जा बर्बाद करने के बजाय पिघलने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा को अधिकतम करना है।

मेल्टिंग ज़ोन में अत्यधिक तापमान ग्रेडिएंट से बचने के लिए, शीयर एलिमेंट्स और कन्वेइंग एलिमेंट्स को अक्सर वैकल्पिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है, जिससे ऊर्जा इनपुट को धीरे-धीरे स्क्रू की लंबाई के साथ वितरित किया जा सके।

4. डीगैसिंग ज़ोन

वेंट पोर्ट से सामग्री का ओवरफ्लो ट्विन स्क्रू एक्सट्रूज़न के दौरान सामना की जाने वाली सबसे आम समस्याओं में से एक है।

आमतौर पर इसके दो मुख्य कारण होते हैं:

1. वेंटिंग सेक्शन से पहले अपर्याप्त सीलिंग

यदि पिघलने वाले दबाव को अपस्ट्रीम में ठीक से नहीं बनाया जाता है, तो सामग्री स्क्रू चैनलों के माध्यम से वेंट पोर्ट की ओर बहती रह सकती है।

समाधान वेंटिंग ज़ोन से पहले रिवर्स कन्वेइंग स्क्रू एलिमेंट्स या रिवर्स नीटिंग ब्लॉक्स जोड़ना है ताकि सीलिंग प्रभाव पैदा हो सके और पर्याप्त दबाव बनाया जा सके।

2. वेंटिंग ज़ोन में अत्यधिक फिलिंग

यदि डीगैसिंग क्षेत्र में स्क्रू चैनल ओवरफिल्ड है, तो गैसें कुशलता से बाहर नहीं निकल पाती हैं। इसके बजाय, दबाव पिघली हुई सामग्री को वेंट ओपनिंग की ओर धकेलता है।

डीगैसिंग सेक्शन में आमतौर पर बड़े पिच कन्वेइंग एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स का उपयोग किया जाना चाहिए ताकि सामग्री को पतली पिघली हुई परत में फैलाया जा सके, जिससे गैसों और नमी को सुचारू रूप से बाहर निकलने दिया जा सके।

5. मेल्ट कन्वेइंग ज़ोन

मेल्ट कन्वेइंग सेक्शन का मुख्य उद्देश्य दबाव बनाना और सामग्री को डाई की ओर पहुंचाना है।

पूरी तरह से भरे हुए स्क्रू सेक्शन में ही दबाव उत्पन्न हो सकता है। पूर्ण भराव के बिना, स्थिर दबाव प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स की दबाव बनाने की क्षमता मुख्य रूप से निर्भर करती है:

• स्क्रू पिच
• स्क्रू फ्लाइट्स की संख्या
• दबाव बनाने वाले सेक्शन की लंबाई

क्योंकि दबाव उत्पादन अनिवार्य रूप से अतिरिक्त तापमान वृद्धि का कारण बनता है, दबाव बनाने वाले सेक्शन को यथासंभव छोटा रखा जाना चाहिए। उद्देश्य अनावश्यक ऊर्जा इनपुट को कम करते हुए, यथासंभव कम दूरी के भीतर आवश्यक दबाव प्राप्त करना है।

वेंट पोर्ट के बाद डाउनस्ट्रीम मेल्ट कन्वेइंग क्षेत्र पर भी विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। यदि फिलिंग डिग्री को ठीक से नियंत्रित नहीं किया जाता है, तो पूरी तरह से भरा हुआ क्षेत्र वेंट ओपनिंग की ओर वापस फैल सकता है, जिससे सामग्री का रिसाव या वेंट ओवरफ्लो हो सकता है।

6. मिक्सिंग ज़ोन

मिक्सिंग ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर के सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक है।

एक महत्वपूर्ण बिंदु को समझा जाना चाहिए: पॉलीमर मिश्रणों के पिघलने की प्रक्रिया के दौरान, बिखरे हुए चरणों का आकार नाटकीय रूप से कम हो जाता है। प्रारंभिक कण या पाउडर सामग्री मिलीमीटर पैमाने पर पिघलने के बाद जल्दी से दसियों माइक्रोन तक कम हो सकती है।

एक बार जब पॉलीमर सिस्टम पूरी तरह से पिघल जाता है, तो बिखरे हुए चरण के आकार में और कमी बहुत सीमित हो जाती है।

इसलिए, उत्कृष्ट मिक्सिंग प्रदर्शन प्राप्त करना मेल्टिंग सेक्शन के डिजाइन और एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स की व्यवस्था पर बहुत अधिक निर्भर करता है।

मिक्सिंग स्क्रू एलिमेंट्स का चयन प्रसंस्करण उद्देश्य पर निर्भर करता है:

• पॉलीमर मिश्रण के लिए, ध्यान आमतौर पर डिस्ट्रीब्यूटिव और डिस्पर्सिव मिक्सिंग बैलेंस पर होता है।
• फिलर संशोधन के लिए, डिजाइन को फिलर फैलाव, शीयर तीव्रता और सामग्री गिरावट के जोखिमों पर विचार करना चाहिए।

नीटिंग ब्लॉक्स की संख्या, कोण और व्यवस्था को विशिष्ट फॉर्मूलेशन और प्रसंस्करण आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित किया जाना चाहिए।

ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स निरीक्षण चेकलिस्ट

अगले स्क्रू रखरखाव या निरीक्षण के दौरान, इंजीनियर निम्नलिखित बिंदुओं की समीक्षा कर सकते हैं:

स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन को "हमेशा के लिए तय" नहीं किया जाना चाहिए

उपकरण निर्माता द्वारा आपूर्ति की गई मूल स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन आमतौर पर सामान्य प्रसंस्करण स्थितियों के लिए डिज़ाइन की जाती है।

हालांकि, प्रत्येक निर्माता विभिन्न सामग्रियों को संसाधित करता है, विभिन्न फॉर्मूलेशन का उपयोग करता है, और विभिन्न उत्पाद आवश्यकताओं को पूरा करता है।

इसलिए, ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स को एक निश्चित कॉन्फ़िगरेशन नहीं माना जाना चाहिए। कन्वेइंग एलिमेंट्स, नीटिंग ब्लॉक्स, रिवर्स एलिमेंट्स और मिक्सिंग एलिमेंट्स के उचित चयन और संयोजन के माध्यम से, स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन को विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।

एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया एक्सट्रूडर स्क्रू एलिमेंट्स कॉन्फ़िगरेशन में सुधार कर सकता है:

• मेल्टिंग दक्षता
• मिक्सिंग गुणवत्ता
• आउटपुट स्थिरता
• ऊर्जा दक्षता
• उत्पाद स्थिरता

सही स्क्रू डिजाइन केवल पुर्जों को बदलने के बारे में नहीं है - यह प्रत्येक सामग्री प्रणाली के लिए इष्टतम प्रसंस्करण समाधान बनाने के बारे में है।