تحقیق فرآیند چرخشی ذوب

مقدمه :

فرآیند چرخشی – ذوب  از ساده ترین روش تولید فیبر(رشته) می‌باشد، به همین دلیل آن با مسائلی در رابطه با کاربرد حلال درگیر نمی‌باشد.

بنابراین آن متد مطلوبی است، تهیه نمودن پلیمر ، ارائه دهنده فرآیند پایدار ذوب می‌باشد. زمانیکه ریزه‌ها یا خرده‌های پلیمر برای فرآیند چرخشی ذوب مواد اولیه شکل می‌گیرند، در ابتدا آنها خشک می‌شوند و سپس در بیرون ده، ذوب می‌شوند.

بواسطه کانال‌های باریک در سرمادادن سرب؛ ذوب همگن و فیلترشده؛ فوران می‌شود، در اینجا انجماد رشته گروه‌های مایع صورت می‌گیرد (نمودار4.1). سرانجام چرخش به پایان می‌رسد قبل از اینکه رشته گروه‌های مایع برروی لوله استوانه‌ای شکل چرخانده شوند.

در طرح‌های مدرن؛ پلی‌ استر و نایلون در واحدهای پلیمریزاسیون متداومی تولید می‌شوند، در جائیکه ذوب مستقیماً از آخرین پلیمرکننده تا واحد چرخشی- ذوب، انتقال می‌یابد. در مورد پلی پروپپلین ، پلیمریزاسیون باعث ایجاد فرآورده‌ جامد می‌شود، آن از فرآیند چرخشی مجزا می‌باشد.

عمده‌ترین پیشرفت در ناحیه چرخشی-ذوب در دهه 1970؛ تغییر چرخش متداول در سرعت‌های نهایی حدوداً 1-m min1000 تا بالاترین سرعت چرخشی به سرعت 1-m min3000 و بالاتر می‌باشد.

تا سال 1975، بیش از نیمی از الیاف بافته شده در دنیا بر پایه کاربرد این تکنولوژی در تولید الیاف بود. اما تک رشته‌ای تداوم داشت تا نسبتاً در سرعت‌های کند چرخشی به دلیل مسئله انتقال گرما تولید شود. تکنیک‌های رویدادنگاری برتولید فیبر(رشته) که بر پایه فرآیند چرخشی – ذوب می باشد به صورت زیر است :

1- فرآیندمتداول : چرخش در 1-m min1500-600. پس الیاف تاب خورده (تابیده) در 1-m min1000-400 عموماً به نسبت کشش بین 3 و 5/4 کشیده می‌شود.

2- فرآیند مستقیم کشش – چرخشی : در این فرآیند بیان شده که چرخش و کشش در یک عملکرد متداوم به هم می‌پیوندند، نهایت سرعت ممکن است بالای 1-m min6000 باشد، اما بعید است که سرعت چرخشی متجاوز از 1-m min4000 باشد.

3- فرآیند چرخشی با سرعت بالا : چرخش در  1-m min4000-3000 تا اندازه‌ای الیاف جهت‌یاب (POY) را بوجود می‌آورد، کشش بیشتر از 2 می‌تواند در طی ترکیب کششی همزمان / متوالی مناسب باشد.

4- فرآیند چرخشی با سرعت بسیار بالا : چرخش  در 4000 تا بیش از 1-m min6000 به جهت اینکه افروزه در 1-m min5500 به حالت تابیده در می‌آید، هنوز کشش ناچیز بیشتری باید داشته باشد.

اسامی جامع برای نهایت سرعت های تا 1-m min6000 ، سرعت بالای چرخشی می‌باشد و سرعت بسیار بالای چرخشی به سرعت‌های متجاوز از 1-m min6000 اشاره دارد.

جالب توجه است که تکنیک‌های (2) ، (3) و (4) همگی برپایه سرعت بالای چرخشی می‌باشند. در این فصل، جنبه‌های گوناگون عملکرد فرآیند چرخش – ذوب در سرعت‌های متفاوت درنظر گرفته خواهدشد، و هم‌چنین فرآیند مستقیم کشش در چرخش بطور خلاصه شرح داده خواهدشد.

2-1 : خطوط چرخشی – ذوب :

1-2-1 : جنبه‌های متداول

از لحاظ کلی در نمودار 1-1، خطوط چرخشی- ذوب نشان داده شده است. اصولاً، طرح اولیه خط نمادی از چرخش – ذوب در سرعت‌های نسبتاً پایین است که خرده‌های پلیمر مانند مواد اولیه به کار گرفته می‌شوند. از این خط که نیازمند به توجه بیشتری می‌باشد، دو انحراف وجود دارد.

ابتدا، در فرآیند مستقیم چرخشی، ذوب همزمان و قابل چرخش ایجاد شده از طریق پلیمریزاسیون ممکن است مستقیماً به سمت ماشیت چرخشی در مرحله پمپ دستگاه؛ انتقال یابد.

دوم، زمانیکه سرعت‌های مارپیچی بالا است، ممکن است مستقیماً الیاف به سمت انتهای طرح نزول نماید، بدون اینکه godets مورد استفاده باشند. واحد صنعتی چرخشی- ذوب فاثد godets در نمودار (a)2-1 نشان داده شده است، درصورتیکه نمودار (b)2-1 نشان‌دهنده بخش پایین‌تر واحد دارای godet می‌باشند. متون بعدی؛ فشار الیاف را برروی دستگاه‌های مارپیچی جایز می‌داند تا کاربرد پوشش- S شکل پیرامون godet سرد کنترل شود.

زمانیکه خرده‌های پلیمری از مواد اولیه شکل می‌گیرند، خرده‌های بوجودآمده چندین راکتورهای اتمی پلیمریزاسیونی با حداقل دگرگونی گروه به گروه؛ مخلوط می‌گردد (ترکیب می‌گردد). خرده‌ها خشک می‌شوند و سپس ذوب می‌گردند.

در فرآیندهای همزمان اصلی، ذوب به طور مداوم در ذوب‌کننده‌های مارپیچی؛ به انجام می‌رسد، چونکه اینها ذوب یکنواخت و همزمانی را صورت می‌دهند.

تحت فشار، عمل ذوب پلیمر به سمت بلاک‌های چرخشی انتقال می‌یابد، در جایی که پمپ سنجش‌گر دقیقی وجود دارد، مثلاً پمپ دستگاه ، حتی به شدت باقیمانده‌های ذوب را صادر می‌‌نماید.

پس فرآیند ذوب پلیمر از میان یک فیلتر مطلوب مهار می‌گردد. پالایش پلیمر ذوب شده صورت می‌گیردقبل از اینکه آن وارد چرخان شود، ذوب همزمان صورت می‌گیرد و ناخالصی جامدات مانند ذرات آهنی؛ از بین می‌رود و نیمه جامد باعث تنزل ژلاتین پلیمر می‌گردد و همچنین حباب‌های گازدار حذف می‌شوند.

پالایش پربازده، درهرتولید هزارکیلوگرمی نسبت انکسار را تا انکسار زیر 6، موجب می‌گردد و همچنین نوسان تکه‌های کوچک یا بخش‌های کشیده شده در افروزه تابیده شده، کاهش می‌یابند.

بعد فرآیند پالایش، ذوب در یک ظرف در میان لوله کم قطری بنام چرخان صورت می‌گیرد و در این روش یک جریان مایع شکل می‌گیرد. پلیمر ذوب شده، بواسطه حضور چرخان و بواسطه رهایی از انرژی الاستیک ذخیره شده در طی جریان برش، در میان کانالهای باریک، بیرون می‌زند.

این عمل مانند تأثیر Dieswell شناخته شده می‌باشند و در فصل 3 مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

پس افروزه‌ها خاموش می‌باشد و در صورتیکه از انتها کشیده شود، در اتاق خاموش سخت می‌شوند.

(تصاویر و نمودار در فایل اصلی موجود است)

قطر افروزه کاهش می‌یابد و سپس تعدادی از این افروزه‌ها بوجود می‌آیند تا به کمک دو هدایت‌گر درون بسته‌ای به هم ملحق شوند. چرخش نهایی به کارگرفته می‌شود قبل از اینکه بسته‌های برروی غلتک استوانه‌ای شکل پیچیده شوند، که اغلب اوقات توسط یک غلتک اصطکاک – سخت صورت می‌گیرد.

2-2-1 : بیرون ده (روزن ران) :

در گذشته؛ دانه‌های کوچک برروی شبکه‌های متشکل از مناطقی که دارای گرمای زیاد هستند درون فرم حلقه‌ها و دنده‌های گرم شده از بیرون، ذوب می‌شوند. اما بدلیل ذوب‌کننده‌های مارپیچی یا بیرون‌ده‌ها عرضه کننده مزیت‌های بسیار بالاتری از میزان ذوب‌کنندگی، ظرفیت بالا، زمان کوتاه اقامت، ایجادفشار، همگونی بیشتر و توزیع کیفیت سنجش گرذوب، می‌باشد.

در نمودار 3-1 بخش‌های عملکردی بیرون ده خاص نشان داده شده است، درصورتیکه جزئیات مارپیچی خاص در نمودار 4-1 ارائه شده است. اساساً بیرون ده مشتمل از استوانه‌ای می‌باشد که در میان یک یا چند مارپیچ تنگ (باریک) می‌چرخند

مارپیچی به‌قطرmm300-45هستند،مثلاًبرای پلی‌پروپپلین با ظرفیت ذوب 1-kgh2000-50 مورد استفاده می‌باشند. طول مارپیچی برای پلی پروپپلین نسبت به پلی‌استر و پلی‌آمید بیشتر است، درصورتیکه برای آنها بطور عادی میزان طول برابر 33-28 قطر می‌باشد.

استوانه در امتداد طولش از طریق روغن یا الکتریسیته گرم می‌شود. خرده‌ها با یکی از مارپیچی‌های حلقه دور استوانه تغذیه، تغذیه می‌شود و سپس از میان استوانه از طریق چرخش مارپیچی به سمت جلو رانده می‌شود، چرخش در پایه ماشین (دستگاه) صورت می‌گیرد. همانطور که پلیمر به سمت جلو حرکت می‌کند، آن تا اندازه‌ای از طریق رسانش گرمایی دیوارهای استوانه نرم می‌شوند و تا اندازه‌ای از طریق گرمای سایشی درنتیجه برش مکانیکی پلیمر از طریق عملکرد مارپیچی، گسترش می‌یابند.

زمانیکه آن به انتهای مارپیچی می‌رسد، ذوب همزمان و مذاب از میان فیلتر قابل تغییر هدایت می‌شود، فیلتر قابل تغییر درون پمپ دستگاه قرار می‌گیرد که ظرفیت (کارایی) مطلوب سنجش‌گر درون چرخان به واسطه فیلتر مشابه دیگر، قرار می‌گیرد.

چگونگی به وقوع پیوستن ترکیب و همگونی ذوب را مجسم نمایید، آن فاقد ارزش است که چنانچه پلیمر به مارپیچی متصل شوند و در سطح استوانه حرکت نماید، درآنجا به دلیل اینکه مواد با مارپیچی بدون اینکه به سمت جلو رانده شوند؛ می‌چرخد، تولید از بیرون ده صورت نخواهد گرفت.

به عبارت دیگر اگر پلیمر به دیوار بچسبد و در مارپیچ حرکت نماید، سرعت چرخشی مواد کمتر از حدمارپیچی خواهدبود ودرنتیجه مواد در امتداد بیرون ده از طریق لبه سربی پره داخل می‌شوند.

عموماً بیرون‌ده‌های مارپیچی می‌توانند مانند عملکرد با مناطق مجزای زیر درنظرگرفته شوند، چنانچه یک حرکت در امتداد طول مارپیچی از قیف آغاز می‌گردد.

(تصاویر و نمودار در فایل اصلی موجود است)