عیب یابی سیستم گازگیری اکسترودر (راهنمای جامع و عملی)

آیا با حباب‌های ریز در محصول نهایی مواجه هستید؟ یا شاید مشکل جدی‌تر است و مواد مذاب از پورت گازگیری، که به آن ونت (Vent) هم گفته می‌شود، سرریز می‌کند؟ مشاهده این علائم، معمولاً نشان‌دهنده یک ایراد مشخص است: سیستم گازگیری اکسترودر شما دچار اختلال شده است.

این اختلال می‌تواند به دلایل مختلفی، از تنظیمات اشتباه فرآیند گرفته تا مشکلات مکانیکی در پمپ وکیوم یا حتی طراحی نامناسب اسکرو، رخ دهد. نادیده گرفتن این موارد، مستقیماً بر کیفیت محصول، راندمان تولید و استهلاک دستگاه تأثیر می‌گذارد.

در این راهنما، ما به صورت گام به گام و عملی، فرآیند عیب یابی سیستم گازگیری اکسترودر را بررسی می‌کنیم. هدف ما شناسایی دقیق ریشه مشکل و ارائه راه‌حل‌های اجرایی برای رفع آن است.

مطالعه بیشتر: جهت کسب اطلاعات بیشتر با دستگاه های اکسترودر و انواع انها می‌توانید مقاله تخصصی ما با عنوان اکسترودر چیست؟ را مطالعه بفرمایید.

رایج‌ترین مشکلات سیستم گازگیری اکسترودر که باید جدی بگیرید!

قبل از آنکه بتوانیم مشکلی را حل کنیم، باید علائم آن را به درستی شناسایی کنیم. عملکرد نادرست سیستم گازگیری اکسترودر خود را به شیوه‌های مختلفی نشان می‌دهد. برخی از این نشانه‌ها فوری و واضح هستند، مانند سرریز شدن مواد، در حالی که برخی دیگر، مانند حباب‌های ریز، تنها پس از تولید محصول نهایی قابل تشخیص‌اند. در ادامه، چهار مورد از رایج‌ترین و مشخص‌ترین نشانه‌هایی که به شما می‌گویند سیستم گازگیری اکسترودر نیاز به بررسی فوری دارد، تحلیل شده‌اند.

مشکل ۱: علت خروج مواد از ونت اکسترودر (Vent Pumping/Puffing)

این پدیده، که در صنعت با اصطلاح “Vent Pumping” یا “Vent Flow” شناخته می‌شود، یکی از جدی‌ترین نشانه‌های اختلال در فرآیند است. در حالت ایده‌آل، پورت ونت یا همان دریچه گازگیری، فقط باید محل خروج گازها، بخار آب و مواد فرار باشد.

هنگامی که شما به جای خروج گاز، شاهد خروج مواد مذاب پلیمری، چه به صورت پیوسته (سرریز) و چه به صورت پاششی و متناوب (Puffing)، از این دریچه هستید، یک ایراد اساسی وجود دارد. این اتفاق نشان می‌دهد که فشار مذاب در ناحیه گازگیری به جای منفی (خلاء) یا صفر (اتمسفریک)، مثبت شده است و مذاب، مسیری با کمترین مقاومت، یعنی خروج از ونت، را انتخاب کرده است. این مشکل مستقیماً به عواملی مانند طراحی نامناسب اسکرو در منطقه گازگیری، تنظیمات اشتباه دما و سرعت، یا تغذیه بیش از حد دستگاه مرتبط است.

مشکل ۲: علت حباب در محصول اکسترودر (نشانه‌ی ضعف گازگیری)

گاهی اوقات سیستم گازگیری اکسترودر به ظاهر درست کار می‌کند؛ پمپ وکیوم فعال است و مواد هم از ونت سرریز نمی‌کنند، اما محصول نهایی (مانند ورق، لوله یا پروفیل) دارای حباب‌های ریز (Voids) یا رگه‌های نقره‌ای (Silver Streaks) است. این عیوب ظاهری، نشانه‌ای قطعی از ضعف در فرآیند گازگیری هستند.

این حباب‌ها در واقع گازهای محبوس شده، رطوبت تبخیر شده (بخار آب) یا مونومرهای باقی‌مانده هستند که سیستم گازگیری اکسترودر نتوانسته آن‌ها را به طور کامل از مذاب پلیمر تخلیه کند. این گازها در داخل مذاب باقی می‌مانند و پس از خروج از دای (Die) و کاهش فشار، منبسط شده و به صورت حباب در ساختار محصول جامد، خود را نشان می‌دهруют. این مشکل، خواص مکانیکی و ظاهری محصول را به شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد.

مشکل ۳: علت مسدود شدن ونت (گازگیری) و خروج دود

یکی دیگر از مشکلات رایج، مسدود شدن فیزیکی پورت گازگیری است. این انسداد می‌تواند به مرور زمان و در اثر تجمع مواد پلیمری که در دهانه ونت سرد و جامد شده‌اند، رخ دهد. همچنین، اگر دمای مذاب بیش از حد بالا باشد، ممکن است بخشی از مواد در دهانه ونت دچار تخریب حرارتی (Degradation) شده و با تولید کربن و دود، مسیر خروج گاز را مسدود کنند.

خروج دود از ونت، به خصوص دودی که بوی تند سوختگی پلیمر را می‌دهد، نشانه‌ای از دمای بیش از حد یا ماندگاری طولانی مواد در آن ناحیه است. انسداد ونت، عملاً سیستم گازگیری اکسترودر را از کار می‌اندازد، زیرا مسیر خروج گازها بسته شده و تمام رطوبت و مواد فرار در مذاب باقی می‌مانند، که این امر منجر به بروز مشکلاتی مانند حباب‌دار شدن محصول می‌شود.

مشکل ۴: علت کاهش مکش پمپ وکیوم اکسترودر

در اکسترودرهای مجهز به گازگیری تحت خلاء (Vacuum Venting)، پمپ وکیوم نقش اساسی در افزایش راندمان حذف مواد فرار دارد. گاهی اوقات اپراتورها متوجه می‌شوند که درجه وکیوم (گیج خلاء) عددی پایین‌تر از حد معمول را نشان می‌دهد، یا پمپ وکیوم با صدای متفاوتی کار می‌کند اما مکش کافی ایجاد نمی‌شود.

کاهش مکش می‌تواند ناشی از دلایل متعددی باشد: از یک نشتی ساده در شلنگ‌ها و اتصالات مسیر وکیوم گرفته تا مشکلات داخلی خود پمپ (مانند سطح پایین روغن، گرفتگی فیلترها یا خرابی پکینگ‌ها). همچنین، اگر مواد از ونت به داخل مسیر وکیوم کشیده شوند (Vent Pumping)، می‌توانند فیلترها و حتی خود پمپ را مسدود کرده و باعث از کار افتادن کامل مکش شوند. این افت مکش، توانایی سیستم گازگیری اکسترودر برای حذف رطوبت و مونومرها را به شدت کاهش می‌دهد.

راهنمای قدم به قدم عیب یابی سیستم گازگیری (پیدا کردن علت اصلی)

پس از شناسایی علائم، نوبت به ریشه‌یابی دقیق می‌رسد. مشکلات در سیستم گازگیری اکسترودر معمولاً یک علت واحد ندارند، بلکه می‌توانند ناشی از مجموعه‌ای از عوامل در چهار حوزه اصلی باشند: تجهیزات جانبی (وکیوم)، مواد اولیه، طراحی اسکرو، و تنظیمات فرآیند. در این بخش، ما این چهار حوزه را به صورت قدم به قدم بررسی می‌کنیم تا علت اصلی مشکل را پیدا کنیم.

گام اول: بررسی پمپ وکیوم (Vacuum Pump Troubleshooting)

در سیستم گازگیری اکسترودر که تحت خلاء کار می‌کند، پمپ وکیوم بخش مکانیکی فعال است. هرگونه ضعف در این بخش، مستقیماً راندمان گازگیری را کاهش می‌دهد.

• چک لیست سرویس پمپ وکیوم اکسترودر:
  • بررسی روغن (در پمپ‌های روغنی): سطح روغن باید مناسب باشد. رنگ روغن را بررسی کنید؛ روغن شیری‌رنگ یا کف‌آلود، نشان‌دهنده نفوذ آب یا مواد فرار به داخل پمپ است و باید فوراً تعویض شود.
  • فیلترها: فیلتر ورودی پمپ و همچنین فیلتر سپراتور ( جداکننده روغن) را بررسی کنید. گرفتگی این فیلترها، که اغلب با مواد پلیمری یا گرد و غبار رخ می‌دهد، به شدت جریان مکش را محدود می‌کند.
  • دمای پمپ: داغ شدن بیش از حد پمپ می‌تواند نشانه کارکرد تحت بار اضافی (مانند نشتی شدید) یا مشکل مکانیکی داخلی باشد.
• چگونه نشتی در سیستم وکیوم را پیدا کنیم؟
  • نشتی، بزرگترین دشمن خلاء است. تمام اتصالات، شلنگ‌ها، واشرها و بست‌های حد فاصل پورت ونت اکسترودر تا ورودی پمپ وکیوم را به دقت بازرسی کنید.
  • به صدای “هیس” (Hissing) در اطراف اتصالات گوش دهید.
  • با استفاده از یک گیج خلاء قابل حمل، در نقاط مختلف مسیر تست بگیرید تا افت فشار و محل دقیق نشتی را شناسایی کنید.

گام دوم: بررسی مواد اولیه (تأثیر رطوبت مواد)

گاهی اوقات سیستم گازگیری اکسترودر شما هیچ ایراد فنی ندارد، اما حجم کاری که از آن می‌خواهید، فراتر از توان طراحی آن است. عامل اصلی این اتفاق، رطوبت بیش از حد مواد اولیه است.

• اهمیت رطوبت‌گیری مواد (Material Drying):
  • بسیاری از پلیمرها، به خصوص پلیمرهای مهندسی مانند پلی‌آمید (PA) یا پلی‌کربنات (PC)، به شدت جاذب رطوبت (Hygroscopic) هستند. این رطوبت در داخل گرانول حبس می‌شود.
  • هنگامی که این گرانول‌ها وارد سیلندر داغ اکسترودر می‌شوند، رطوبت به بخار آب $H_2O$ تبدیل می‌شود. اگر حجم این بخار آب بیش از حد باشد، سیستم گازگیری توانایی تخلیه کامل آن را نخواهد داشت.
  • حتی اگر پمپ وکیوم شما (گام اول) سالم باشد، این حجم بالای بخار آب می‌تواند فراتر از ظرفیت اسمی آن باشد و باعث افت شدید خلاء و باقی ماندن حباب در محصول شود.
• آیا گازگیر (Dryer) شما به درستی کار می‌کند؟
  • اطمینان حاصل کنید که دستگاه رطوبت‌گیر یا گازگیر شما روشن و در دمای صحیح تنظیم شده است.
  • زمان ماند (Residence Time) مواد در داخل گازگیر را بررسی کنید. ممکن است مواد به اندازه کافی در گازگیر باقی نمانده و فرصت خشک شدن کامل را پیدا نکرده باشند.
  • در گازگیرهای دسیکانت (Desiccant Dryers)، از سلامت مواد جاذب رطوبت و عملکرد صحیح چرخه احیا (Regeneration) مطمئن شوید.

گام سوم: بررسی طراحی اسکرو (مارپیچ)

طراحی اسکرو، شاید تخصصی‌ترین بخش در عملکرد سیستم گازگیری اکسترودر باشد. عملکرد صحیح گازگیری نیازمند یک طراحی خاص در ناحیه ونت است.

• نقش طراحی اسکرو برای گازگیری بهینه (ناحیه فشار معکوس):
  • برای اینکه گازها بتوانند از مذاب خارج شوند، فشار مذاب در زیر پورت ونت باید نزدیک به صفر (در ونت اتمسفریک) یا منفی (در ونت وکیوم) باشد.
  • برای دستیابی به این فشار پایین، اسکرو در منطقه گازگیری (Degassing Zone) باید به صورت “نیمه پر” (Partially Filled) کار کند.
  • این کار معمولاً با افزایش ناگهانی عمق کانال اسکرو در زیر ونت انجام می‌شود. این افزایش عمق، باعث افت فشار آنی در مذاب شده و به گازها اجازه فرار می‌دهد.
• آیا اسکرو در منطقه گازگیری به درستی طراحی شده است؟
  • اگر از یک اسکروی استاندارد (فاقد ناحیه گازگیری اختصاصی) برای فرآیندی که نیاز به ونتینگ دارد استفاده می‌کنید، احتمال خروج مواد از ونت بسیار بالاست.
  • همچنین، پس از ناحیه ونت، باید یک المان فشاری (Melt Seal) وجود داشته باشد تا از کشیده شدن خلاء به سمت ناحیه تغذیه (Feed) جلوگیری کند و مذاب را به جلو براند. اگر این المان ضعیف یا فرسوده باشد، عملکرد گازگیری مختل می‌شود.

گام چهارم: بررسی تنظیمات فرآیند (Process Settings)

اپراتور دستگاه، کنترل مستقیم بر تنظیماتی دارد که می‌تواند عملکرد سیستم گازگیری را بهبود بخشد یا کاملاً مختل کند.

• تأثیر دمای سیلندر، سرعت اسکرو و نرخ تغذیه (Feed Rate) بر خروج مواد از ونت:
  • دما: اگر دمای زون‌های قبل از ونت بیش از حد پایین باشد، پلیمر به خوبی ذوب نشده و ممکن است باعث انسداد مکانیکی مسیر شود. برعکس، اگر دمای مذاب بیش از حد بالا باشد، ویسکوزیته آن به شدت کاهش یافته و مذاب رقیق شده راحت‌تر به داخل پورت وکیوم کشیده می‌شود یا از ونت سرریز می‌کند.
  • سرعت اسکرو (RPM) و نرخ تغذیه: این دو عامل باید با هم متناسب باشند. اگر سرعت اسکرو یا نرخ تغذیه بیش از حد بالا باشد، اسکرو در ناحیه گازگیری به جای “نیمه پر”، “کاملاً پر” (Fully Filled) کار خواهد کرد. پر شدن کامل این ناحیه، فشار مذاب را مثبت کرده و چاره‌ای جز خروج مواد از ونت باقی نمی‌گذارد. کاهش اندک نرخ تغذیه (Starve Feeding) اغلب می‌تواند مشکل خروج مواد از ونت را حل کند.

چگونه مشکل را حل کنم؟ (راه حل‌های اجرایی و نگهداری)

پس از ریشه‌یابی مشکل در سیستم گازگیری اکسترودر، نوبت به اجرای راه‌حل‌ها می‌رسد. این بخش بر اقدامات عملی، تنظیمات بهینه و روش‌های نگهداری تمرکز دارد تا نه تنها مشکلات فعلی را برطرف کند، بلکه از بروز مجدد آن‌ها نیز جلوگیری نماید. اجرای صحیح این گام‌ها، راندمان سیستم گازگیری اکسترودر شما را بازیابی خواهد کرد.

راهنمای گام به گام: نحوه تمیز کردن ونت اکسترودر

ونت مسدود شده، یکی از دلایل اصلی ناکارآمدی سیستم گازگیری اکسترودر است. تمیز کردن آن باید با دقت و رعایت کامل ایمنی انجام شود.

• روش پاکسازی گرم (Hot Cleaning – حین کار):
  • این روش، که نیازمند احتیاط فراوان است، برای انسدادهای جزئی کاربرد دارد.
  • با استفاده از ابزار برنجی یا مسی (که به فولاد اسکرو و سیلندر آسیب نمی‌زند)، مواد نرم شده در دهانه ونت را به آرامی به داخل سیلندر فشار دهید.
  • هرگز از ابزار فولادی سخت استفاده نکنید، زیرا ایجاد خراش روی سطح اسکرو یا پورت ونت، محل تجمع مواد و کربن در آینده خواهد شد.
• روش پاکسازی سرد (Cold Cleaning – پس از توقف):
  • این روش ایمن‌تر و دقیق‌تر است. دستگاه را متوقف کنید و اجازه دهید دما به حد ایمن کاهش یابد.
  • پورت ونت و در صورت امکان، اتصالات پمپ وکیوم را باز کنید.
  • مواد جامد شده را با استفاده از ابزارهای چوبی یا برنجی خارج کنید.
  • در برخی موارد، استفاده از ترکیبات تمیزکننده (Purging Compound) مخصوص که از طریق قیف تغذیه وارد می‌شوند، می‌تواند به پاکسازی مسیرهای داخلی و منطقه گازگیری کمک کند.
  • اطمینان حاصل کنید که مسیر خلاء تا خود پمپ نیز از هرگونه پلیمر جامد شده پاک است.

آموزش جلوگیری از خروج مواد از ونت گازگیری

همانطور که در بخش عیب‌یابی اشاره شد، خروج مواد از ونت (Vent Pumping) معمولاً به دلیل پر شدن بیش از حد کانال اسکرو در ناحیه گازگیری رخ می‌دهد.

• تکنیک‌های عملی (تنظیم فرآیند):
  • کاهش نرخ تغذیه (Feed Rate): اولین و موثرترین اقدام، کاهش جزئی نرخ تغذیه است. این کار باعث می‌شود اسکرو در ناحیه ونت، به صورت “نیمه پر” کار کند و فشار مذاب کاهش یابد.
  • تنظیم پروفایل دمایی: دمای زون (Zone) قبل از ونت را کمی کاهش دهید. این کار ویسکوزیته مذاب را اندکی افزایش داده و از جاری شدن آسان آن به سمت ونت جلوگیری می‌کند. مراقب باشید دما را آنقدر کم نکنید که مواد به خوبی ذوب نشوند.
  • افزایش سرعت اسکرو (RPM): گاهی اوقات، افزایش هماهنگ سرعت اسکرو (به شرطی که نرخ تغذیه ثابت بماند یا کمی کاهش یابد)، می‌تواند به “نیمه پر” ماندن ناحیه گازگیری کمک کند.
• اصلاح طراحی اسکرو (راه حل بلندمدت):
  • اگر تنظیمات فرآیند مشکل را حل نکرد، به احتمال زیاد طراحی اسکرو با فرآیند شما سازگار نیست.
  • اطمینان حاصل کنید که عمق کانال اسکرو در زیر ونت به طور ناگهانی افزایش یافته (Decompression) و پس از آن، یک المان فشاری (Melt Seal) برای جلوگیری از بازگشت مواد وجود دارد. در غیر این صورت، ممکن است نیاز به بازطراحی یا تعویض اسکرو باشد.

روش صحیح تنظیم وکیوم اکسترودر (بهینه سازی سیستم گازگیری)

تنها روشن بودن پمپ وکیوم کافی نیست؛ میزان خلاء باید متناسب با ماده و فرآیند شما تنظیم شود.

• چگونه وکیوم بهینه را برای مواد مختلف تنظیم کنیم؟
  • خلاء بیش از حد، همیشه بهتر نیست: اعمال خلاء بسیار شدید (فشار بسیار پایین) می‌تواند باعث کشیده شدن ذرات ریز پودری، نرم‌کننده‌ها (Plasticizers) یا حتی اولیگومرها (Oligomers) از مذاب به داخل پمپ شود. این پدیده هم پمپ را آلوده می‌کند و هم خواص محصول را تغییر می‌دهد.
  • تنظیم بر اساس ماده:
    • برای مواد با رطوبت بالا (مانند پلی‌آمید خشک نشده)، خلاء قوی‌تری مورد نیاز است.
    • برای موادی که حاوی مواد فرار با وزن مولکولی پایین هستند، خلاء ملایم‌تری تنظیم کنید تا فقط مواد فرار هدف خارج شوند.
  • از یک شیر تنظیم خلاء (Vacuum Regulator Valve) استفاده کنید. فرآیند را با خلاء کم شروع کرده و به تدریج آن را افزایش دهید. نقطه‌ای که در آن کیفیت محصول (مثلاً حذف حباب) بهینه می‌شود و در عین حال مواد به داخل پمپ کشیده نمی‌شوند، نقطه تنظیم ایده‌آل شماست.

سرویس و نگهداری سیستم ونتینگ برای جلوگیری از عیوب اکستروژن

بهترین راه برای مدیریت سیستم گازگیری اکسترودر، پیشگیری از بروز مشکل از طریق یک برنامه نگهداری پیشگیرانه (PM) مدون است.

• چک لیست نگهداری پیشگیرانه (PM):
  • روزانه:
    • بررسی چشمی دهانه ونت برای اطمینان از عدم انسداد یا شروع سرریز.
    • بررسی گیج خلاء و اطمینان از قرار داشتن آن در محدوده نرمال.
  • هفتگی:
    • بررسی سطح و رنگ روغن پمپ وکیوم (در پمپ‌های روغنی).
    • بررسی فیلتر ورودی پمپ و تمیز کردن آن در صورت نیاز.
    • گوش دادن به صدای پمپ و اتصالات برای شناسایی نشتی‌های احتمالی.
  • ماهانه:
    • باز کردن و تمیزکاری کامل فیلترها و تله‌های مسیر وکیوم (Vacuum Traps).
    • بررسی کامل شلنگ‌ها و اتصالات برای یافتن ترک‌های ریز یا شل شدن بست‌ها.
  • سالیانه (یا طبق دستورالعمل سازنده پمپ):
    • تعویض کامل روغن پمپ وکیوم.
    • بررسی و تعویض پکینگ‌ها و واشرهای پمپ در صورت نیاز.

چرا اصلا به سیستم گازگیری (Venting) در اکسترودر نیاز داریم؟

تا اینجا به مشکلات و راه‌حل‌های مربوط به سیستم گازگیری اکسترودر پرداختیم. اما درک اینک چرا این سیستم اصلاً وجود دارد، به عیب‌یابی و پیشگیری از مشکلات کمک شایانی می‌کند. فرآیند اکستروژن فقط ذوب کردن و شکل‌دهی پلاستیک نیست؛ بلکه یک عملیات پیچیده مهندسی شیمی برای خالص‌سازی و همگن‌سازی مذاب است.

بسیاری از مواد پلیمری، حتی پس از خشک‌سازی اولیه، حاوی رطوبت باقیمانده، مونومرهای واکنش‌نیافته، حلال‌ها یا سایر ترکیبات سبک (معروف به “مواد فرار” یا Volatiles) هستند. این مواد ناخواسته در دمای بالای فرآیند اکستروژن (بالای نقطه جوش خود) به گاز تبدیل می‌شوند. اگر این گازها در مذاب حبس بمانند، مستقیماً به عیوب جدی در محصول نهایی، مانند تخلخل، حباب، و خواص مکانیکی ضعیف منجر خواهند شد. سیستم گازگیری اکسترودر دقیقاً برای حل این مشکل طراحی شده است: فراهم کردن یک مسیر خروج ایمن برای این گازهای ناخواسته.

سیستم گازگیری اکسترودر چیست و چه می‌کند؟

سیستم گازگیری اکسترودر (Extruder Degassing System)، که اغلب به آن “ونتینگ” (Venting) گفته می‌شود، یک بخش مهندسی‌شده روی سیلندر اکسترودر است که به مذاب پلیمری اجازه می‌دهد تا گازها و مواد فرار را آزاد کند.

این سیستم معمولاً از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

1. پورت ونت (Vent Port): یک دریچه یا سوراخ باز روی سیلندر که مستقیماً به کانال اسکرو دسترسی دارد.
2. ناحیه گازگیری اسکرو (Degassing Zone): یک طراحی خاص در اسکرو (معمولاً با عمق کانال بیشتر) که دقیقاً زیر پورت ونت قرار دارد. این طراحی باعث افت فشار ناگهانی در مذاب شده و به گازها اجازه فرار می‌دهد.
3. سیستم تخلیه (Discharge System): این بخش می‌تواند یک ونت ساده به هوای آزاد (اتمسفریک) یا یک اتصال به پمپ وکیوم (خلاء) برای مکش فعال گازها باشد.

وظیفه اصلی سیستم گازگیری اکسترودر، خالص‌سازی مذاب پلیمری قبل از رسیدن به دای (قالب) است. با حذف این مواد فرار، محصول نهایی از نظر مکانیکی قوی‌تر و از نظر ظاهری شفاف‌تر و بدون عیب خواهد بود.

اهمیت گازگیری در پلیمرها و تأثیر آن بر کیفیت محصول نهایی

اهمیت یک سیستم گازگیری اکسترودر کارآمد، مستقیماً در کیفیت محصول نهایی قابل مشاهده است.

• حذف رطوبت (Hydrolysis Prevention): در پلیمرهایی مانند پلی‌آمید (PA) یا پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)، وجود رطوبت در دمای بالا باعث واکنش هیدرولیز می‌شود. این واکنش، زنجیره‌های پلیمری را می‌شکند و وزن مولکولی را به شدت کاهش می‌دهد، که نتیجه آن محصولی شکننده و ضعیف است.
• بهبود خواص ظاهری: حذف گازها از ایجاد حباب (Voids)، رگه‌های نقره‌ای (Silver Streaks) و لکه‌های سطحی (Surface Blemishes) جلوگیری می‌کند. این امر برای محصولاتی که ظاهر شفاف یا یکدست در آن‌ها اهمیت دارد (مانند فیلم‌ها یا قطعات تزئینی) اساسی است.
• کاهش بو: مونومرها یا حلال‌های باقی‌مانده، اغلب باعث ایجاد بوی نامطبوع در محصول نهایی می‌شوند. سیستم گازگیری اکسترودر با تخلیه این ترکیبات، بوی محصول را به حداقل می‌رساند.
• افزایش پایداری ابعادی: گازهای محبوس شده می‌توانند پس از خروج از دای منبسط شده و باعث اعوجاج یا تغییرات ابعادی غیرقابل کنترل در محصول شوند.

تفاوت ونت اتمسفریک (Atmospheric) و ونت وکیوم (Vacuum Venting)

سیستم گازگیری اکسترودر به دو شکل اصلی پیاده‌سازی می‌شود که انتخاب بین آن‌ها به نوع پلیمر و میزان مواد فرار بستگی دارد:

• ونت اتمسفریک (Atmospheric Venting):
  • این ساده‌ترین شکل گازگیری است. پورت ونت مستقیماً به هوای آزاد باز است.
  • گازها و بخارات، تنها بر اساس اختلاف فشار بین مذاب و اتمسفر (نیروی شناوری بخار) خارج می‌شوند.
  • این روش برای موادی که درصد مواد فرار آن‌ها بسیار بالاست (مثلاً رطوبت زیاد یا حلال) به عنوان یک مرحله “پیش-گازگیری” (Pre-Venting) استفاده می‌شود تا حجم اصلی گازها خارج شود و فشار زیادی به سیستم وکیوم بعدی وارد نشود.
• ونت وکیوم (Vacuum Venting):
  • در این روش، پورت ونت به یک پمپ وکیوم متصل است.
  • پمپ وکیوم، فشار داخل ناحیه گازگیری را به شدت کاهش می‌دهد (ایجاد خلاء).
  • این کاهش شدید فشار، اختلاف فشار بین مذاب و محیط را به حداکثر رسانده و فرآیند خروج مواد فرار (مانند مونومرها یا رطوبت‌های باقی‌مانده) را بسیار کارآمدتر می‌کند.
  • این روش استاندارد طلایی برای پلیمرهای مهندسی و فرآیندهایی است که به کیفیت سطح بسیار بالا و حذف کامل حباب نیاز دارند. یک سیستم گازگیری اکسترودر مجهز به وکیوم، توانایی بسیار بالاتری در خالص‌سازی مذاب دارد.

عیب یابی پیشرفته پمپ وکیوم: فراتر از چک لیست اولیه

در بخش دوم، ما به بررسی‌های سطح اول و اپراتوری پمپ وکیوم، مانند بررسی سطح روغن و نشتی‌های واضح پرداختیم. آن گام‌ها برای حل مشکلات روزمره ضروری هستند. اما زمانی که سیستم گازگیری اکسترودر به صورت مزمن دچار مشکل است، یا گیج خلاء هیچ‌گاه به عدد مطلوب نمی‌رسد، ما باید از سطح اپراتوری فراتر رفته و وارد حوزه “آنالیز فنی و مهندسی” پمپ شویم. در این بخش، به تحلیل‌های عمیقی می‌پردازیم که ریشه مشکلات پنهان در قلب سیستم گازگیری اکسترودر، یعنی پمپ وکیوم، را آشکار می‌سازد.

آنالیز روغن پمپ وکیوم: علائم تشخیصی آلودگی

در یک پمپ وکیوم روتاری روغنی (Rotary Vane)، روغن نقشی بسیار فراتر از روانکاری دارد؛ روغن، هم سیال آب‌بندی (Sealing Fluid) و هم سیال انتقال حرارت است. به همین دلیل، آنالیز وضعیت روغن، دقیق‌ترین اطلاعات تشخیصی را در مورد سلامت پمپ و فرآیند به ما می‌دهد.

آلودگی با آب (رنگ شیری/کف‌آلود – Emulsification)

• تحلیل عمیق: همانطور که قبلاً اشاره شد، رنگ شیری نشانه‌ی نفوذ آب است. اما پیامد فنی آن چیست؟ هنگامی که آب وارد روغن داغ پمپ می‌شود، به بخار تبدیل شده و فشار بخار (Vapor Pressure) کل روغن را به شدت افزایش می‌دهد. یک پمپ وکیوم، به لحاظ فیزیکی، هرگز نمی‌تواند به فشاری پایین‌تر از فشار بخار سیال آب‌بند خود برسد. در نتیجه، پمپی که روغن آن آلوده به آب است، حتی اگر کاملاً سالم باشد، در بهترین حالت فقط می‌تواند تا فشار بخار آب (مثلاً ۲۵ میلی‌بار) خلاء ایجاد کند و هرگز به خلاء عمیق (مثلاً ۱ میلی‌بار) مورد نیاز برای گازگیری پلیمرهای مهندسی نخواهد رسید.
• راه‌حل فنی: در این حالت، تعویض روغن یک راه‌حل موقت است. راه‌حل دائمی، استفاده صحیح از “شیر گس بالاست” (Gas Ballast Valve) پمپ است. باز کردن این شیر اجازه می‌دهد مقدار کمی هوای خشک وارد پمپ شده، به بخار آب کمک کند تا قبل از مایع شدن از پمپ خارج شود و روغن را خشک نگه دارد.

آلودگی با مونومر و مواد فرار (بوی تند و کاهش ویسکوزیته)

• تحلیل عمیق: در فرآیندهایی مانند اکستروژن پلی‌استایرن (PS) یا ABS، مونومرهای باقی‌مانده (مانند استایرن) به همراه بخارات از ونت خارج شده و در روغن پمپ وکیوم حل می‌شوند. این مونومرها، ویسکوزیته روغن را به شدت کاهش داده (آن را رقیق می‌کنند) و نقطه جوش روغن را پایین می‌آورند. این پدیده، مشابه آلودگی با آب، فشار بخار روغن را بالا برده و دستیابی به خلاء عمیق را غیرممکن می‌سازد. در این حالت، پمپ به جای مکش گاز، خودش در حال تولید گاز (بخار مونومر) است.
• راه‌حل فنی: استفاده از فیلترهای ذغالی (Charcoal Filter) یا تله‌های سرد (Cold Traps) در مسیر وکیوم، قبل از رسیدن گازها به پمپ، ضروری است.

تخریب حرارتی روغن (رنگ تیره، بوی سوختگی و تشکیل لجن)

• تحلیل عمیق: کار کردن پمپ در دمای بیش از حد بالا (معمولاً بالای ۸۰ درجه سانتی‌گراد) باعث اکسیداسیون و شکست حرارتی روغن می‌شود. این امر منجر به تشکیل ترکیبات کربنی و لجن (Sludge) در داخل پمپ می‌گردد. این لجن، مسیرهای باریک عبور روغن را مسدود کرده، روانکاری را مختل می‌کند و باعث سایش شدید پره‌ها (Vanes) و در نهایت، گیرپاژ کردن پمپ می‌شود. علت اصلی داغ شدن پمپ، معمولاً یک نشتی بزرگ در سیستم است که باعث می‌شود پمپ به جای کار در خلاء عمیق، مجبور به فشرده‌سازی حجم زیادی از هوا شود.

انتخاب نوع پمپ وکیوم و تأثیر آن بر عیب‌یابی

تمام مشکلات سیستم گازگیری اکسترودر با یک نوع پمپ حل نمی‌شود. انتخاب اشتباه پمپ، خود منشأ عیب‌یابی‌های بی‌پایان است.

پمپ‌های روتاری وین روغنی (Oil-Sealed Rotary Vane)

• کاربرد: رایج‌ترین نوع برای خلاء عمیق و تمیز (زیر ۱۰ میلی‌بار).
• نقطه ضعف: به شدت به آلودگی (آب، مونومر، گرد و غبار) حساس هستند. عیب‌یابی آن‌ها، همانطور که در بالا ذکر شد، عمدتاً بر آنالیز روغن متمرکز است. سایش پره‌ها یک مشکل مکانیکی رایج است که با تست افت خلاء مشخص می‌شود.

پمپ‌های رینگ مایع (Liquid Ring Vacuum Pumps)

• کاربرد: ایده‌آل برای فرآیندهای بسیار مرطوب یا کثیف، مانند گازگیری PVC (خروج HCl) یا بازیافت PET با رطوبت بالا. سیال آب‌بند آن‌ها (معمولاً آب) ارزان است و آلودگی‌ها را با خود خارج می‌کند.
• نقطه ضعف: نمی‌توانند به خلاء بسیار عمیق (معمولاً بالاتر از ۳۰ میلی‌بار) برسند.
• عیب‌یابی پیشرفته: مشکلات رایج این پمپ‌ها شامل رسوب‌گذاری (Scaling) املاح آب سخت بر روی پروانه (Impeller)، خوردگی ناشی از گازهای اسیدی، و سایش یاتاقان‌ها است. عیب‌یابی بر بررسی دبی و دمای آب ورودی و همچنین آمپر مصرفی موتور متمرکز است.

پمپ‌های اسکرو خشک (Dry Screw Pumps)

• کاربرد: تکنولوژی برتر برای خلاء عمیق و فرآیندهای شیمیایی که هیچ‌گونه آلودگی روغنی نباید وجود داشته باشد.
• نقطه ضعف: قیمت بسیار بالا و حساسیت شدید به ورود ذرات جامد (مانند پودر پلیمر یا فیلرها).
• عیب‌یابی پیشرفته: این پمپ‌ها با تلرانس‌های بسیار دقیق (صدم میلی‌متر) کار می‌کنند. ورود هرگونه ذره جامد می‌تواند باعث سایش یا قفل شدن اسکروها شود. عیب‌یابی شامل نظارت بر دمای بدنه پمپ، گوش دادن به صدای یاتاقان‌ها با گوشی‌های صنعتی، و بررسی دقیق فیلتر ورودی است.

تست‌های پیشرفته نشتی‌یابی (Advanced Leak Detection)

در بخش دوم به “گوش دادن به صدای هیس” اشاره کردیم. این روش برای نشتی‌های بزرگ کارآمد است، اما در یک سیستم گازگیری اکسترودر حرفه‌ای، نشتی‌های کوچک (Pinhole Leaks) که با گوش شنیده نمی‌شوند، می‌توانند راندمان را به کلی مختل کنند.

تست افت خلاء (Vacuum Decay Test)

• روش اجرا: این یک تست کمی برای سنجش سلامت کل سیستم است. ابتدا پمپ را روشن کرده و اجازه دهید سیستم به عمیق‌ترین خلاء ممکن برسد. سپس، شیر ورودی پمپ را ببندید (پمپ را از سیستم جدا کنید) و پمپ را خاموش کنید. با استفاده از یک گیج خلاء دیجیتال دقیق (نه گیج آنالوگ روی دستگاه)، نرخ افزایش فشار (افت خلاء) را در یک دقیقه اندازه‌گیری کنید.
• تحلیل: یک سیستم سالم و آب‌بند، باید بتواند خلاء را برای مدت طولانی حفظ کند. افت سریع فشار، نشان‌دهنده وجود نشتی در اتصالات، واشرها، یا حتی ترک‌های ریز در پورت ونت است.

استفاده از دتکتور اولتراسونیک (Ultrasonic Leak Detector)

• روش اجرا: این دقیق‌ترین ابزار برای نقطه‌یابی نشتی است. هنگامی که هوا از یک سوراخ کوچک به داخل یک سیستم تحت خلاء کشیده می‌شود، تلاطم (Turbulence) ایجاد شده، امواج صوتی با فرکانس بسیار بالا (اولتراسونیک) تولید می‌کند که فراتر از محدوده شنوایی انسان است.
• تحلیل: دستگاه دتکتور اولتراسونیک این امواج را دریافت کرده و به صدایی قابل شنیدن برای اپراتور تبدیل می‌کند. با حرکت دادن سنسور دستگاه در طول مسیر وکیوم (شلنگ‌ها، اتصالات، واشرهای پورت ونت)، می‌توان محل دقیق نشتی‌های بسیار ریز را به سرعت پیدا کرد.

بررسی عمیق طراحی اسکرو: نقش المان‌ها در موفقیت یا شکست گازگیری

در بخش دوم به صورت گذرا اشاره کردیم که طراحی اسکرو بر سیستم گازگیری اکسترودر تأثیر دارد. در این بخش، ما این موضوع را به صورت مهندسی و عمیق تحلیل می‌کنیم. موفقیت یا شکست یک سیستم گازگیری اکسترودر، کمتر به خودِ پورت ونت و بیشتر به دینامیک سیالات و طراحی المان‌های اسکرو در اطراف آن پورت بستگی دارد. یک طراحی اشتباه می‌تواند بهترین پمپ وکیوم را بی‌اثر کرده و باعث بروز مشکلات مزمن مانند خروج مواد از ونت (Vent Pumping) شود.

اصل مهندسی: چگونه اسکرو فشار مذاب را برای گازگیری کنترل می‌کند؟

اصل اساسی در هر سیستم گازگیری اکسترودر، چه اتمسفریک و چه وکیوم، یکسان است: فشار مذاب پلیمری ( $P_{melt}$ ) در زیر پورت ونت باید به فشار محیط آن ونت (اتمسفر یا خلاء) برسد. اگر فشار مذاب حتی اندکی مثبت باشد، مذاب به جای گاز از ونت خارج می‌شود.

برای دستیابی به این فشار صفر یا منفی، اسکرو در ناحیه گازگیری باید به صورت “پر نشده” یا “نیمه پر” (Partially Filled) کار کند. در اکستروژن، جریان مواد تابعی از “جریان کششی” (Drag Flow، ناشی از چرخش اسکرو) و “جریان فشاری” (Pressure Flow، ناشی از مقاومت دای) است. در ناحیه گازگیری، ما باید با طراحی مهندسی، “ج جریان فشاری” را به صفر رسانده و اجازه دهیم کانال‌ها خالی بمانند تا گازها فضا برای انبساط و خروج داشته باشند.

المان‌های کلیدی در طراحی اسکرو گازگیری تک مارپیچ (Single-Screw)

در اکسترودرهای تک مارپیچ، این کنترل فشار از طریق تغییرات ناگهانی در هندسه کانال اسکرو انجام می‌شود.

ناحیه تراکم زدایی (Decompression Zone)

• تحلیل فنی: این بخش که دقیقاً زیر پورت ونت قرار می‌گیرد، با افزایش ناگهانی و قابل توجه عمق کانال اسکرو (Channel Depth) مشخص می‌شود. برای مثال، اگر عمق کانال در ناحیه فشردگی نهایی (Metering Zone) قبل از ونت ۳ میلیمتر باشد، در ناحیه تراکم زدایی ممکن است به ۱۲ میلیمتر افزایش یابد.
• دینامیک سیالات: این افزایش شدید حجم کانال، باعث افت آنی فشار مذاب ( $P_{melt} \approx 0$ ) می‌شود. این افت فشار، به مواد فرار و گازهای محبوس اجازه می‌دهد تا از فاز مذاب جدا شده و به سطح بیایند و توسط سیستم گازگیری اکسترودر (وکیوم یا اتمسفریک) تخلیه شوند.

المان فشاری یا آب‌بند مذاب (Melt Seal)

• تحلیل فنی: این المان، بخش بسیار ضروری در بعد از پورت ونت است. این بخش معمولاً یک ناحیه کوتاه (چند گام) با عمق کانال بسیار کم، حتی کمتر از ناحیه فشردگی اول، است.
• کارکرد دوگانه:
  1. آب‌بندی خلاء: وظیفه اصلی آن، ایجاد یک “سد” یا “پلاگ” از مذاب فشرده است. این سد باید ۱۰۰٪ پر کار کند تا از کشیده شدن هوا یا خلاء از سمت دای (Downstream) یا بدتر از آن، کشیده شدن هوا از سمت قیف تغذیه (Upstream) به داخل ناحیه ونت جلوگیری کند.
  2. ایجاد فشار مجدد: این المان مذاب بدون گاز را مجدداً فشرده کرده و فشار لازم برای عبور آن از باقیمانده سیلندر و دای (قالب) را تأمین می‌کند.
• عیب‌یابی: اگر این المان به دلیل فرسایش (افزایش فاصله بین اسکرو و سیلندر) نتواند آب‌بندی کامل را انجام دهد، خلاء افت کرده و راندمان سیستم گازگیری اکسترودر به شدت کاهش می‌یابد.

المان‌های کلیدی در اکسترودر دو مارپیچ همسوگرد (Co-Rotating Twin-Screw)

در اکسترودرهای دو مارپیچ، سیستم گازگیری اکسترودر به دلیل ماهیت ماژولار اسکروها، بسیار پیچیده‌تر و قابل تنظیم‌تر است. در اینجا، کنترل فشار نه با عمق کانال، بلکه با نوع، زاویه و ترتیب المان‌های اسکرو انجام می‌شود.

المان‌های انتقال‌دهنده با گام بلند (Wide-Pitch Conveying Elements)

• تحلیل فنی: در ناحیه زیر ونت، از المان‌های انتقال‌دهنده با گام (Pitch) زیاد و زاویه جلوبرنده تهاجمی استفاده می‌شود.
• دینامیک سیالات: ظرفیت انتقال این المان‌ها بسیار بیشتر از نرخ تغذیه ورودی به دستگاه است (مفهوم Starve Feeding). این عدم تطابق عمدی، تضمین می‌کند که این المان‌ها هرگز به طور کامل پر نمی‌شوند (Degree of Fill پایین). این همان حالت “نیمه پر” مورد نیاز برای گازگیری است.

المان‌های انتقال معکوس (Reverse Elements) و دیسک‌های فشاری (Kneading Disks)

• تحلیل فنی: این المان‌ها نقش “آب‌بند مذاب” (Melt Seal) را ایفا می‌کنند و بعد از پورت ونت نصب می‌شوند.
• دینامیک سیالات: یک المان انتقال معکوس (مثلاً با زاویه چپ‌گرد) یا چند دیسک فشاری با زاویه خنثی یا معکوس، مانند یک “سد” در برابر جریان مذاب عمل می‌کنند. مذاب مجبور می‌شود پشت این سد جمع شده و کانال‌ها را ۱۰۰٪ پر کند تا بتواند بر مقاومت آن‌ها غلبه کرده و عبور کند. این تجمع و پر شدن کامل، ناحیه خلاء را به طور کامل از بخش‌های بعدی اکسترودر آب‌بندی می‌کند.

عیب‌یابی طراحی: وقتی اسکرو مقصر خروج مواد از ونت است!

گاهی اوقات، اپراتور تمام تنظیمات فرآیندی (دما، سرعت، نرخ تغذیه) را تغییر می‌دهد و پمپ وکیوم نیز در سلامت کامل است، اما مشکل خروج مواد از ونت (Vent Pumping) همچنان به صورت مزمن ادامه دارد. در این موارد، دیگر با یک خطای اپراتوری مواجه نیستیم، بلکه با یک “خطای بنیادی در طراحی” روبرو هستیم. اسکرو، به دلیل طراحی نامناسب یا فرسودگی، قادر به مدیریت صحیح فشار مذاب در ناحیه گازگیری نیست. دو مورد از شایع‌ترین دلایل طراحی که منجر به این مشکل می‌شوند، در ادامه آمده‌اند.

المان فشاری (Melt Seal) ضعیف یا فرسوده

• تحلیل: در هر دو نوع اکسترودر، اگر المان آب‌بند مذاب (چه کانال کم‌عمق در تک مارپیچ و چه المان معکوس در دو مارپیچ) دچار فرسایش شود، دیگر نمی‌تواند پلاگ مذاب را حفظ کند. این امر باعث می‌شود مذاب به جای فشرده شدن، به سمت ناحیه ونت (که فشار کمتری دارد) پس زده شود و منجر به خروج مواد (Vent Pumping) گردد.

عدم تطابق نرخ تغذیه با طراحی اسکرو (Over-Feeding)

• تحلیل: این مشکل در اکسترودرهای دو مارپیچ شایع‌تر است. طراحی اسکرو گازگیری بر اساس یک نرخ تغذیه (Throughput) مشخص انجام شده است. اگر اپراتور نرخ تغذیه را بیش از حد افزایش دهد، المان‌های انتقال‌دهنده زیر ونت، که برای کار در حالت “نیمه پر” طراحی شده‌اند، اشباع شده و “کاملاً پر” (Fully Filled) می‌شوند. به محض پر شدن کامل کانال، فشار مذاب ( $P_{melt}$ ) مثبت شده و مذاب، مسیری با کمترین مقاومت، یعنی خروج از پورت ونت، را انتخاب می‌کند. این یک خطای فرآیندی است که ریشه در محدودیت طراحی اسکرو دارد.

استراتژی‌های گازگیری برای پلیمرهای خاص

تئوری سیستم گازگیری اکسترودر یکسان است، اما اجرای آن برای هر پلیمر، چالش‌های منحصربه‌فرد خود را دارد. یک سیستم گازگیری اکسترودر که برای پلی‌اتیلن به خوبی کار می‌کند، ممکن است در فرآیند پلی‌آمید (PA) یا بازیافت PET کاملاً شکست بخورد. در این بخش، ما به صورت مطالعه موردی، استراتژی‌های فنی مورد نیاز برای سه گروه از مواد چالش‌برانگیز را تحلیل می‌کنیم. موفقیت در اینجا نیازمند هماهنگی دقیق بین پیش‌خشک‌سازی، طراحی اسکرو و ظرفیت پمپ وکیوم است.

چالش گازگیری PET بازیافتی (رطوبت و افت ویسکوزیته)

فرآیند بازیافت PET (پلی‌اتیلن ترفتالات)، به خصوص پرک‌های شسته شده بطری، یکی از دشوارترین سناریوهای گازگیری است.

• تحلیل چالش: مشکل اصلی در PET، حساسیت شدید آن به “هیدرولیز” (Hydrolysis) در دماهای بالا است. رطوبت باقی‌مانده در پرک‌ها (که می‌تواند بسیار بالا باشد) در مذاب باعث شکستن زنجیره‌های پلیمری می‌شود. این پدیده مستقیماً منجر به “افت ویسکوزیته ذاتی” (Intrinsic Viscosity – IV Drop) می‌گردد، که خواص مکانیکی محصول نهایی را به کلی از بین می‌برد.
• استراتژی گازگیری:
  • 1. خشک‌سازی اولیه تهاجمی: سیستم گازگیری اکسترودر به تنهایی نمی‌تواند رطوبت بالای PET بازیافتی را مدیریت کند. یک سیستم کریستالیزاسیون و خشک‌سازی (Crystallizer/Dryer) بسیار قوی قبل از اکسترودر، حیاتی است تا رطوبت مواد ورودی به زیر 50 ppm برسد.
  • 2. خلاء بسیار عمیق و چند مرحله‌ای: برای حذف رطوبت باقی‌مانده و همچنین محصولات جانبی هیدرولیز (مانند استالدهید)، یک سیستم گازگیری اکسترودر بسیار قدرتمند مبتنی بر وکیوم عمیق (زیر 1 میلی‌بار) مورد نیاز است. اغلب از سیستم‌های چند مرحله‌ای (Multi-Stage Venting) استفاده می‌شود؛ یک ونت اتمسفریک برای خروج بخار اولیه و سپس یک یا دو ونت وکیوم عمیق برای خالص‌سازی نهایی.
  • 3. پمپ‌های بوستر (Booster Pumps): برای دستیابی به چنین خلاء عمیقی در حضور حجم زیاد گاز، معمولاً از ترکیب پمپ‌های بوستر روتس (Roots Boosters) با پمپ‌های پشتیبان (مانند روتاری یا اسکرو خشک) استفاده می‌شود تا ظرفیت مکش در فشارهای پایین به شدت افزایش یابد.

گازگیری پلی‌آمیدها (PA) و پلی‌کربنات‌ها (PC) (جلوگیری از هیدرولیز)

پلی‌آمیدها و پلی‌کربنات‌ها، مانند PET، به شدت جاذب رطوبت (Hygroscopic) و حساس به هیدرولیز هستند. اگرچه شدت هیدرولیز آن‌ها ممکن است کمتر از PET باشد، اما تأثیر آن بر خواص مکانیکی و ظاهری (مانند رگه‌های نقره‌ای) به همان اندازه مخرب است.

• تحلیل چالش: این مواد رطوبت را به سرعت از محیط جذب می‌کنند. حتی چند ساعت قرار گرفتن در معرض هوای محیط می‌تواند رطوبت آن‌ها را به سطوح غیرقابل قبول (بالای 0.1٪) برساند. این رطوبت سطحی و داخلی باید در اکسترودر حذف شود.
• استراتژی گازگیری:
  • 1. طراحی اسکرو با تمرکز بر انتقال حرارت: برای اینکه گازگیری موثر باشد، مذاب باید به طور کامل همگن و در معرض خلاء قرار گیرد. طراحی اسکرو باید دارای المان‌های فشاری (Kneading Elements) کافی باشد تا سطح مذاب را به طور مداوم تجدید (Surface Renewal) کرده و مولکول‌های آب به دام افتاده در عمق مذاب را به سطح بیاورد.
  • 2. سطح خلاء بهینه: برای این پلیمرها، دستیابی به خلاء متوسط تا عمیق (معمولاً در محدوده 5 تا 20 میلی‌بار) کافی است. برخلاف PET بازیافتی، خلاء بیش از حد عمیق (زیر 1 میلی‌بار) می‌تواند باعث خروج مونومرهای اصلی (مانند کاپرولاکتام در PA6) یا افزودنی‌های سبک شود، که این امر خواص پلیمر را تغییر می‌دهد.
  • 3. یکپارچگی سیستم خشک‌کن: سیستم گازگیری اکسترودر نباید به عنوان جایگزین خشک‌کن (Dryer) دیده شود. این دو سیستم مکمل یکدیگرند. خشک‌کن، رطوبت عمده را می‌گیرد و سیستم گازگیری، رطوبت باقیمانده و گازهای ناشی از واکنش‌های جانبی را حذف می‌کند.

گازگیری کامپاندهای حاوی فیلر (مانند WPC یا تالک)

کامپاند کردن پلیمرها با فیلرها (پرکننده‌ها) چالش‌های کاملاً متفاوتی را برای سیستم گازگیری اکسترودر ایجاد می‌کند.

• تحلیل چالش (کامپاند چوب-پلاستیک – WPC): الیاف چوب، حتی پس از خشک‌سازی، حاوی مقادیر زیادی رطوبت و ترکیبات آلی فرار (مانند ترپن‌ها) هستند. هنگامی که این الیاف با پلیمر مذاب (مانند PE یا PP) مخلوط می‌شوند، حجم عظیمی از بخار آب و گاز آزاد می‌کنند. این حجم گاز می‌تواند هر پمپ وکیوم استانداردی را اشباع کند (Overwhelm).
• استراتژی گازگیری (WPC):
  • 1. ونتینگ اتمسفریک چندمرحله‌ای: استراتژی اصلی در WPC، استفاده از چندین پورت ونت اتمسفریک (بدون وکیوم) در طول سیلندر است. این ونت‌ها اجازه می‌دهند حجم اصلی بخار آب بدون فشار آوردن به سیستم خلاء، خارج شود.
  • 2. استفاده از پمپ‌های رینگ مایع: اگر نیاز به وکیوم باشد (معمولاً در انتهای فرآیند)، از پمپ‌های رینگ مایع (Liquid Ring) استفاده می‌شود. همانطور که در بخش ۶ اشاره شد، این پمپ‌ها برای مدیریت حجم بالای بخارات و میعانات طراحی شده‌اند و برخلاف پمپ‌های روغنی، با ورود آب آسیب نمی‌بینند.
• تحلیل چالش (کامپاند تالک/کربنات کلسیم): این فیلرهای معدنی، اگر به خوبی خشک نشده باشند، رطوبت سطحی دارند. اما چالش اصلی، ماهیت پودری و ساینده (Abrasive) آن‌هاست.
• استراتژی گازگیری (فیلرهای معدنی):
  • 1. فیلتراسیون سنگین: سیستم گازگیری اکسترودر باید مجهز به سیستم‌های فیلتراسیون بسیار قوی (مانند سیکلون‌ها و فیلترهای کیسه‌ای) قبل از پمپ وکیوم باشد. کشیده شدن پودر ساینده تالک به داخل یک پمپ روتاری یا اسکرو خشک، می‌تواند آن را در عرض چند ساعت نابود کند.
  • 2. تغذیه فیلر بعد از ونت (Downstream Feeding): یک استراتژی هوشمندانه، طراحی فرآیندی است که در آن، پلیمر پایه ابتدا ذوب شده و در ونت اول گازگیری می‌شود. سپس، فیلر خشک از طریق یک تغذیه‌کننده جانبی (Side Feeder) بعد از ناحیه گازگیری به مذاب اضافه می‌شود. این کار، تماس پودر فیلر با سیستم وکیوم را به صفر می‌رساند.

پاسخ به پرسش‌های پرتکرار و عملی در مورد سیستم گازگیری اکسترودر

در بخش‌های قبلی، ما به تحلیل عمیق فنی، عیب‌یابی و طراحی سیستم گازگیری اکسترودر پرداختیم. در این بخش، به چند سوال عملی و خاص می‌پردازیم که ممکن است پس از مطالعه کامل مقاله همچنان در ذهن شما باقی مانده باشد.

درک سیستم گازگیری اکسترودر نیازمند نگاهی جامع به چهار حوزه است: فرآیند (تنظیمات)، مکانیک (پمپ)، طراحی (اسکرو) و شیمی (ماده). یک اپراتور ماهر، نشانه‌هایی مانند حباب یا سرریز مواد را به سرعت به یکی از این چهار حوزه مرتبط می‌سازد. تسلط بر عیب‌یابی این سیستم، مستقیماً به کاهش ضایعات، افزایش راندمان تولید و دستیابی به محصول نهایی با بالاترین کیفیت فیزیکی و ظاهری منجر می‌شود.