जैसा कि हम सभी जानते हैं, इंटरमेशिंग को-रोटेटिंग ट्विन स्क्रू मॉड्यूलर होते हैं। यदि स्क्रू तत्वों के विभिन्न प्रकार और संख्याएँ छोटे बिल्डिंग ब्लॉक हैं जो स्क्रू बनाते हैं, तो विभिन्न कार्यात्मक खंडों के स्थानीय स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन बड़े बिल्डिंग ब्लॉक हैं जो स्क्रू बनाते हैं।
इसलिए, पूरे पेंच के संयुक्त डिजाइन को हल करने के लिए, विभिन्न पेंच तत्वों के प्रदर्शन और संरचना की स्पष्ट समझ होने के अलावा,प्रत्येक कार्यात्मक खंड और उसके संगत स्थानीय विन्यास की गहन समझ और समझ होना भी आवश्यक है।
आगे, आइए एक्सट्रूडर स्क्रू के विभिन्न कार्यात्मक खंडों के संयुक्त डिजाइन पर एक नज़र डालें।
इंटरमेशिंग को-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूज़न प्रक्रिया में आम तौर पर फीडिंग, सॉलिड कन्वेइंग, मेल्टिंग, मेल्ट कन्वेइंग, मिक्सिंग और एग्जॉस्ट जैसे कार्यात्मक खंड शामिल होते हैं। अलग-अलग कार्यात्मक खंडों को अलग-अलग कार्यों को पूरा करने के लिए उनके अनुकूल होने के लिए अलग-अलग स्थानीय स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता होती है।
फीडिंग अनुभाग का स्क्रू विन्यास
यहाँ उल्लिखित फीडिंग सेक्शन पहले मुख्य फीडिंग पोर्ट के निचले हिस्से का सामना करने वाले स्क्रू सेक्शन को संदर्भित करता है, साथ ही डाउनस्ट्रीम फीडिंग पोर्ट का सामना करने वाले स्क्रू सेक्शन को भी संदर्भित करता है। फीडिंग सेक्शन के लिए मुख्य आवश्यकता विभिन्न सामग्रियों को सुचारू रूप से और अनुकूल रूप से जोड़ने में सक्षम होना है, जिसमें विभिन्न आकृतियों की दानेदार सामग्री, कम थोक घनत्व वाले पाउडर, रेशेदार योजक आदि शामिल हैं। यह खंड आम तौर पर बड़े लीड और सकारात्मक स्क्रू संदेश तत्वों का उपयोग करता है।
जब स्क्रू ग्रूव की गहराई अपरिवर्तित रहती है, तो बड़े लीड का मतलब है कि स्क्रू ग्रूव की मात्रा बड़ी है। पहले फीडिंग पोर्ट का सामना करने वाले फीडिंग सेक्शन के लिए, यह बड़ी मात्रा में सामग्री को समायोजित और जोड़ सकता है। डाउनस्ट्रीम फीडिंग पोर्ट का सामना करने वाले फीडिंग सेक्शन के लिए, यह नई जोड़ी गई सामग्रियों को समायोजित करने के लिए अपस्ट्रीम से परिवहन की गई सामग्री की कम भरने की डिग्री बना सकता है।
अधिकांश ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर अपने सेक्शन स्क्रू तत्वों के समान गहराई वाले बड़े लीड मानक स्क्रू तत्वों का उपयोग करते हैं। कुछ ट्विन स्क्रू बड़ी फीडिंग क्षमता और संवहन क्षमता प्राप्त करने के लिए बढ़ी हुई स्क्रू ग्रूव गहराई वाले गैर-मानक स्क्रू तत्वों का भी उपयोग करते हैं।
ठोस संवहन अनुभाग के लिए स्क्रू विन्यास
ठोस संवहन अनुभाग का कार्य पेंच के साथ जोड़े गए ठोस पदार्थ को डाई की ओर संप्रेषित करना है, और साथ ही, इस संवहन प्रक्रिया के दौरान ढीले पाउडर जैसे कम घनत्व वाले पदार्थ को सघन करना या पेंच के खांचे में दानेदार पदार्थ के भरने की मात्रा को बढ़ाना है, ताकि नीचे की ओर पदार्थ के पिघलने और प्लास्टिकीकरण को बढ़ावा दिया जा सके।
इस खंड का पेंच विन्यास है: फीडिंग सेक्शन के पेंच तत्व से जुड़े पेंच तत्व को एक बड़े-लीड वाले सकारात्मक पेंच तत्व को अपनाना चाहिए, और फिर एक सकारात्मक पेंच तत्व जो पेंच नाली की मात्रा को कम करता है, को अपनाया जाना चाहिए, मुख्य रूप से खंडित छोटे लीड वाले पेंच तत्वों से बने पेंच अनुभाग का उपयोग करना चाहिए। चित्र 1 इस स्थिति को दर्शाता है। चित्र 1 से यह देखा जा सकता है कि पेंच नाली की भरने की डिग्री धीरे-धीरे संवहन दिशा के साथ बढ़ती है, और सामग्री संपीड़ित और संकुचित होती है।
1:ठोस संवहन अनुभाग के लिए स्क्रू विन्यास
कम घनत्व वाली पाउडर सामग्री के लिए, अलग-अलग लीड के थ्रेडेड तत्वों को मिलाकर एक स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन बनाने से जो सामग्री को सघन बनाता है, आम तौर पर कोई समस्या नहीं होती है। हालाँकि, यदि दानेदार सामग्री को पहुँचाया जा रहा है और संबंधित बैरल सेक्शन का हीटिंग तापमान अपेक्षाकृत कम है, तो आसन्न थ्रेडेड तत्वों के लीड में अत्यधिक और तेज़ बदलाव कभी-कभी मशीन के ओवरलोड का कारण बन सकते हैं। इसलिए, आसन्न थ्रेडेड तत्वों के लीड में परिवर्तन की डिग्री निर्धारित करते समय सावधानी बरतनी चाहिए।
पिघले हुए प्लास्टिकीकरण अनुभाग में पेंच विन्यास
किसी दिए गए पॉलिमर को पिघलाकर प्लास्टिक बनाने के लिए इष्टतम स्थानीय स्क्रू विन्यास सामग्री की विशिष्ट ऊष्मा, गलनांक, पिघले हुए श्यानता और ठोस अवस्था में पॉलिमर कणों के आकार पर निर्भर करता है। पिघलने और प्लास्टिक बनाने के लिए स्थानीय स्क्रू विन्यास डिजाइन का लक्ष्य सामग्री में बहुत अधिक ऊर्जा डाले बिना एक निर्धारित तापमान पर समान रूप से और जल्दी से सामग्री को पिघलाना है।
सामग्री को पिघलाने के लिए दो ऊष्मा स्रोत हैं, एक बैरल हीटर द्वारा प्रदान की गई बाहरी गर्मी है, और दूसरी स्क्रू द्वारा पेश की गई कतरनी गर्मी है, बाद वाला मुख्य है।कतरनी गर्मी को पेश करने के लिए, गूंधने वाले ब्लॉक, रिवर्स थ्रेड तत्व और रिवर्स मिक्सर रोटर-प्रकार गैर-मानक थ्रेड तत्वों (चित्रा 2) को पिघल प्लास्टिकाइजिंग अनुभाग में सेट किया जाना चाहिए, और इन तत्वों को पूर्व निर्धारित स्क्रू अक्षीय स्थिति में अपस्ट्रीम सकारात्मक थ्रेड तत्वों के साथ प्रभावी रूप से जोड़ा जाना चाहिए, जैसा कि चित्रा 3 में दिखाया गया है।
आरजीएस - दायाँ हाथ
एलजीएस - बाएं हाथ
एस चौफल - बाएं हाथ और दाएं हाथ
2:आंतरिक मिक्सर रोटर प्रकार बड़े लीड थ्रेड तत्व
(ए) रिवर्स स्क्रू एलिमेंट (बी) फॉरवर्ड नीडिंग ब्लॉक + रिवर्स स्क्रू एलिमेंट
(सी) फॉरवर्ड नीडिंग ब्लॉक (डी) रिवर्स असममित लंबी लीड स्क्रू तत्व
3:पिघलने के लिए स्थानीय स्क्रू विन्यास
पिघलने और प्लास्टिकीकरण अनुभाग में उपयोग किए जाने वाले स्थानीय स्क्रू विन्यास की गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए मानक यह होना चाहिए कि यह यांत्रिक कतरनी ऊर्जा को थर्मल ऊर्जा में परिवर्तित कर सके, ताकि सामग्री तापमान में वृद्धि किए बिना सामग्री सबसे तेजी से और सबसे अच्छी तरह से पिघल जाए, यानी सबसे उचित ऊर्जा उपयोग।
प्रयोगों से पता चला है कि चित्र 3 में विन्यास बी में, जब पेंच उच्च गति पर चल रहा होता है, तो सामग्री बहुत तेज़ी से पिघलती है और पिघलने वाले क्षेत्र की लंबाई बहुत कम होती है। हालाँकि, इस खंड और इसके अपस्ट्रीम क्षेत्र में सामग्री का तापमान वृद्धि बहुत अधिक है, जो मूल सेट तापमान और सामग्री पिघलने के लिए आवश्यक ऊर्जा से बहुत अधिक है, और पिघलने का दबाव भी बहुत अधिक है।
इससे पता चलता है कि यह पेंच विन्यास बहुत अधिक यांत्रिक ऊर्जा को नष्ट कर देता है, और सामग्री को पिघलाने के अलावा, यह पिघले हुए तापमान को भी बहुत बढ़ा देता है। जाहिर है, यह सबसे अच्छा नहीं है।
जब जोड़े गए पदार्थों के अनुपात को समायोजित करने की आवश्यकता होती है (समायोजन अनुपात 1-5 है), तो एक ही पेंच का उपयोग करना स्पष्ट रूप से अनुचित है। पेंच को फिर से जोड़ने के लिए, मशीन को बंद करना होगा, सिर को हटाना होगा, और डाउनस्ट्रीम सहायक मशीन को हटाना होगा। मशीन के सामान्य कार्य चक्र की रिकवरी लंबी है, जो आर्थिक रूप से लागत प्रभावी नहीं है (विशेष रूप से बड़ी मशीनों के लिए)। इस समय, मध्यवर्ती प्रक्रिया विनियमन वाल्व (रेडियल, अक्षीय, रोटरी) का उपयोग विभिन्न अनुपातों के अनुकूल होने के लिए प्रवाह और कतरनी ऊर्जा इनपुट को समायोजित करने के लिए किया जा सकता है।
पिघलने के लिए बेहतर पेंच विन्यास असममित बड़े लीड थ्रेड तत्वों के साथ संयुक्त पेंच विन्यास डी है जैसा कि चित्रा 3 में दिखाया गया है। यह अधिकांश सामग्रियों को नियंत्रणीय निरंतर कतरनी और दबाव से गुजर सकता है, इसलिए सामग्री का तापमान अधिक नहीं होता है।
पिघलने और प्लास्टिकीकरण क्षेत्र में अत्यधिक तापमान ढाल से बचने के लिए, कतरनी तत्व और आगे धागा संचार तत्व को वैकल्पिक रूप से जोड़ा जा सकता है ताकि कुल ऊर्जा इनपुट एक निश्चित अक्षीय लंबाई के भीतर एक निश्चित क्रम में वितरित हो, जैसा कि चित्र 4 (सी) में दिखाया गया है।
(ए) फॉरवर्ड नीडिंग ब्लॉक + रिवर्स स्क्रू एलिमेंट (बी) रिवर्स नीडिंग ब्लॉक
(सी) फॉरवर्ड सानना ब्लॉक और फॉरवर्ड स्क्रू तत्व को निकास पोर्ट पर वैकल्पिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है
चित्र 4 पिघलने के लिए बर्स्टॉर्फ स्क्रू विन्यास
निकास क्षेत्र में स्क्रू का स्थानीय विन्यास
इंटरमेशिंग को-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर में नमी, फंसी हुई हवा और सामग्री में वाष्पशील घटकों को हटाने के लिए एक निकास क्षेत्र प्रदान किया जाता है। उच्च दबाव स्थापित करने के लिए पिघल को सील करने के लिए निकास बंदरगाह के पेंच अपस्ट्रीम पर एक सीलिंग तत्व सेट किया जाना चाहिए; निकास क्षेत्र में, अर्थात्, निकास बंदरगाह के विपरीत पेंच अनुभाग, सामग्री को पेंच नाली में कम डिग्री पर भरा जाना चाहिए और वातावरण या वैक्यूम पंप से जोड़ा जाना चाहिए।
पिघले पदार्थ को सील करने और उच्च दबाव स्थापित करने के लिए, रिवर्स थ्रेड एलिमेंट, रिवर्स नीडिंग ब्लॉक या दबाव विनियमन वाल्व का उपयोग किया जा सकता है। निकास क्षेत्र में, बड़े-लीड थ्रेड एलिमेंट (चित्र 5) का उपयोग कम डिग्री भरने और एक पतली पिघली हुई परत बनाने के लिए किया जाना चाहिए, ताकि सामग्री में एक बड़ी मुक्त सतह हो जिसे उजागर किया जा सके और निकास की सुविधा के लिए एक लंबा निवास समय हो।
चित्र 5 निकास क्षेत्र में स्क्रू विन्यास
पिघले हुए संवहन के लिए पेंच विन्यास
मेल्ट कन्वेइंग में आम तौर पर आगे की दिशा वाले स्क्रू तत्वों का उपयोग किया जाता है। हालांकि, कभी-कभी स्क्रू के मेल्ट कन्वेइंग ज़ोन में गूंथने वाले ब्लॉक या रिवर्स-दिशा वाले स्क्रू तत्वों का उपयोग किया जाता है, और इन तत्वों के ऊपर दबाव बनाने की आवश्यकता होती है ताकि सामग्री को डाई से गुज़रने के लिए, स्क्रू के अंत में मेल्ट कन्वेइंग सेक्शन में भी दबाव बनाया जाना चाहिए।
दबाव केवल उस पेंच अनुभाग में बनाया जा सकता है जो पूरी तरह से सामग्री से भरा हुआ है, इसलिए मेशिंग सह-घूर्णन जुड़वां स्क्रू का दबाव निर्माण सामग्री द्वारा पेंच नाली को लगातार भरने की क्षमता से आता है। 100% भरने से अक्षीय चैनल के साथ पेंच विन्यास को कम दूरी में दबाव बनाने की अनुमति मिलती है।
मेल्ट से भरे स्क्रू की लंबाई सामग्री की चिपचिपाहट, स्क्रू लीड, स्क्रू के चक्करों की संख्या, फीड की मात्रा और डाई प्रतिरोध पर निर्भर करती है। थ्रेड लीड और थ्रेड हेड की संख्या दबाव निर्माण क्षमता को प्रभावित करती है।
दबाव निर्माण के साथ तापमान में भी वृद्धि होती है, जो पॉलिमर के कम ताप स्थानांतरण गुणांक और स्क्रू शीतलन सतह तथा पिघले हुए निष्कासन आयतन के अपेक्षाकृत कम अनुपात के कारण होता है।
दबाव निर्माण के कारण होने वाले तापमान को कम करने के लिए, दबाव निर्माण पेंच विन्यास को बैक प्रेशर ज़ोन की लंबाई को कम करने और इनपुट सामग्री की ऊर्जा को कम करने के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए। बैक प्रेशर ज़ोन को छोटा करने का मतलब है कि पूर्व निर्धारित दबाव पर, संवहन दर के एक निश्चित मूल्य के साथ पिघले हुए संवहन अनुभाग का दबाव ढाल अधिकतम मूल्य तक पहुँचना चाहिए।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यदि पिघल संवहन अनुभाग के पेंच विन्यास या परिचालन स्थितियों को अनुचित तरीके से चुना जाता है, तो यह अस्थिर एक्सट्रूज़न का कारण बन सकता है, जैसे प्रवाह में उतार-चढ़ाव; निकास बंदरगाह के नीचे पिघल संवहन क्षेत्र की पूरी लंबाई न केवल निकास दबाव तक विस्तारित होनी चाहिए, अन्यथा यह निकास सामग्री का कारण होगा।
मिश्रण अनुभाग में पेंच विन्यास
इंटरमेशिंग को-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर का मिक्सिंग फंक्शन सबसे महत्वपूर्ण है, इसलिए मिक्सिंग सेक्शन में स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन डिज़ाइन का बहुत महत्व है। हाल ही में, यह पाया गया है कि ट्विन स्क्रू के पिघलने वाले सेक्शन में, पॉलिमर मिश्रण के फैले हुए चरण का आकार पिघलने के पूरा होने के बाद शुरुआती मिलीमीटर-स्तर के मैक्रोस्कोपिक कणों या पाउडर से दसियों माइक्रोन तक तेजी से घटता है।
प्रारंभिक सम्मिश्रण चरण के बाद, मिश्रण के बिखरे हुए चरण के बड़े कणों को कतरनी की क्रिया के तहत अंतिम माइक्रोन स्तर तक कम कर दिया जाता है।
मिश्रण की रूपात्मक संरचना पर पिघलने वाले भाग के प्रभाव की तुलना में, मिश्रण पर पिघले हुए संवहन भाग का प्रभाव बहुत कम होता है। दूसरे शब्दों में, फैले हुए चरण कण का आकार मृदुकरण (अनाकार पॉलिमर के लिए) चरण या पिघलने वाले चरण (अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलिमर के लिए) के दौरान बहुत अधिक बदल जाता है, जबकि पॉलिमर के पूरी तरह से पिघलने के बाद फैले हुए चरण कण का आकार बहुत अधिक नहीं बदलता है।
टीएम ई - टरबाइन मिश्रण तत्व एलएच - बाएं हाथ
KB - सानना ब्लॉक SB - एकल-प्रारंभ रिवर्स स्क्रू तत्व
चित्र 6 अतिरिक्त वितरण मिश्रण के साथ W&P स्क्रू विन्यास
चित्र 7 बढ़ी हुई मिश्रण तीव्रता वाला मिश्रण अनुभाग जिसमें दो-सिर और तीन-सिर वाले सानना ब्लॉक शामिल हैं
चित्र 8 वितरणीय मिश्रण और फैलाव मिश्रण के लिए सानना ब्लॉक और सर्पिल तत्वों से युक्त पेंच विन्यास
चित्र 6 में दोहरे स्क्रू संयोजन डिजाइन का पेंच विन्यास दिखाया गया है, जो वितरण मिश्रण शक्ति को बढ़ाने के लिए दांतेदार तत्वों और अन्य तत्वों से बना है, जबकि चित्र 7 में दो-सिर और तीन-सिर सानना ब्लॉकों से बना पेंच विन्यास है जो पिघल मिश्रण शक्ति को बढ़ाने के लिए उपयुक्त है, और चित्र 8 में वितरण मिश्रण और फैलाव मिश्रण के लिए सानना ब्लॉकों और पेंच तत्वों से बना पेंच विन्यास है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रत्येक कार्यात्मक अनुभाग के स्क्रू विन्यास का चयन किए जाने वाले मिश्रण संचालन (मिश्रण संशोधन या भरण संशोधन) और मिश्रण प्रक्रिया के कार्य के साथ जोड़ा जाना चाहिए।
