خنک‌کاری اکستروژن با چیلر
اکستروژن فرایندی است که در آن تولید به شکل پیوسته و با حجم بالا انجام می‌شود. ماده خام ورودی به دستگاه اکسترودر در اولین قدم ذوب می‌شود و پس از آن به شکل یک پروفیل پیوسته و طویل فرم داده خواهد شد. همچنین ماده اولیه به شکل پودر، گرانول و یا قطعات ریز یا ورق ورق شده در دستگاه قرار می‌گیرد و باید به شکل سریع حرارت داده شود. بعد از آن نیز ماده‌ای که ذوب شده است با نیروی اکسرو به سمت قالب مورد نظر فشرده می‌شود و فرم قالب را به خود خواهد گرفت. مرحله بعدی حرارت دهی است و زمانی که حرارت بیش از حد در قسمت اکسترو دستگاه استرودر ایجاد شده باشد، سیستم به شکل خودکار با استفاده از فن‌ها و یا آب سردی که از قسمت چیلر فرستاده می‌شود، دمای ماده خام ذوب شده را کم می‌کند. این کاهش دما باید طوری باشد که تا به حد مجاز و استاندارد برسد.در ادامه بیشتر در مورد خنک‌کاری اکستروژن با چیلر گفتگو میکنیم.
سپس مواد اولیه بعد از عبور از قالب و فرمدهی باید حرارت اضافی خود را از دست بدهند، سرد شوند و برای انجام این کار یک منبع آب سرد یا حمام آب در طول مسیر حرکت پروفیل در دستگاه اکسترودر تعبیه می‌گردد. آب سرد چیلر وارد این قسمت می‌شود و پس از اینکه عملیات خنک‌کاری پروفیل انجام شد، یعنی آب سرد حرارت اضافی پروفیل را به خود جذب کرد و گرم شد، این آب دوباره به چیلر فرستاده می‌شود تا بار دیگر سرد گردد. باید بدانید که پلاستیک به شکل ذاتی ماده‌ای با خاصیت عایق حرارتی است. در واقع می‌توان گفت که پلاستیک‌ها حدود ۲۰۰۰ بار کندتر از فلزات حرارت را از خود عبور می‌دهند. از طرفی برای دفع این حرارت هم به مدت زمان بیشتری احتیاج دارند؛ به همین دلیل است که مسیر حرکت پروفیل در آب سرد به شکل طولانی طراحی می‌گردد. از مواد ترموپلاستیک و پلیمری که اغلب در دستگاه اکسترودر استفاده می‌شود، می‌توان مواردی همچان پلی اتیلن، پلی پروپیلن، آکریلیک، نایلون، پلی استایرن، پی‌وی‌سی، پلی کربنات و ABS را نام برد. علاوه بر این‌ها مواد فلزی مانند آلیاژ‌ها و آلومینیوم‌های آن نیز به شکل گسترده‌ای در فرایند اکستروژن کاربردی می‌باشند.
زمانی که پروفیل به صورت شیت‌ها یا ورقه‌های نازک و به شکل فیلم باشد، عمل خنک‌کاری و سرمایش پروفیل ورقه‌ای یا پلاستیک‌های باجداره نازک، توسط غلتک‌ها یا رول‌هایی که با آب سرد چیلر و همینطور تعدادی فن خنک شده، انجام می‌پذیرد. در حقیقت رول فرمینگ‌ها یا غلتک‌ها ضخامت شیت و یا فیلم مورد نظر را تنظیم و کار برچسب زدن را روی این شیت‌ها انجام می‌دهند. از طرف دیگر به شکل همزمان با جاری کردن آب سرد چیلر در رول فرمینگ‌ها، فرایند سرمایش هم انجام می‌پذیرد. باید بدانید که علاوه بر خنک کردن فرایند اکستروژن باید در بسیاری از دستگاه‌ها فرایند خنک‌سازی برای خود دستگاه نیز انجام گیرد. چنین دستگاه‌هایی از نیروی هیدرولیک جهت حرکت قطعات استفاده می‌کنند و هیدروموتور وقتی زیر بار قرار می‌گیرد، داغ شده و چنین حرارتی را به روغن هیدرولیک انتقال می‌دهد. می‌دانید که روغن‌های هیدرولیک نیز محدوده دمای خاصی برای کار کردن دارند و اگر بیش از حد مجاز داغ شده، خاصیتشان به طور کلی از بین می‌رود. بنابراین یکی دیگر از وظایف دستگاه چیلر این بوده که به جز خنک کاری فرایند اکستروژن، دمای روغن هیدرولیک دستگاه را هم کم کند. در بعضی از دستگاه‌های اکسترودر کانال‌های جریان آب قرار داده شده تا زمانی که دستگاه به شکل ناگهانی خاموش شد و یا مواد بیش از حد داغ گردید، آب سرد در این کانال‌ها جاری شده و گرما را جذب کند. مهمترین محصولاتی که به روش اکستروژن تولید می‌شوند لوله پلی اتیلن، لوله برق، لوله پی‌وی‌سی، لوله ۵ لایه، دانه گرانول، نرده دور پنجره و درب، سلفون، طلق، روکش سیم برق و هر نوع قطعه پلاستیکی یا فلزی بوده که به شکل پروفیل پیوسته قابل تولید باشد.
چرا چیلر مناسب‌ترین و تنها گزینه خنک کردن دستگاه اکسترودر است؟
باید بدانید که جهت اینکه پلاستیک بتواند طی مسیر حرکت در دستگاه اکسترودر پایداری ابعادش را به خوبی حفظ کند و محصول نهایی تولید شده عیب و ایراد ظاهری نداشته باشد، باید دمای فرایند به دقت تحت کنترل قرار بگیرد. چیلر قادر است که با یک سیستم کنترلی اتوماتیک، دمای آبی را که جهت خنک کردن دستگاه اکسترودر فرستاده می‌گردد را با دقت کمتر از یک درجه سانتیگراد تنظیم نماید. وظیفه دستگاه چیلر خنک کردن آب است و در حقیقت تمامی انواع چیلرها خنک کردن یا سرد کردن آب را تا دمای نزدیک صفر و یا زیر صفر انجام می‌دهند. برای مثال یکی از انواع چیلرها، چیلر هوا خنک است که در قسمت بالایی آن تعدادی فن قرار داده شده و وظیفه آنها دفع حرارت از کندانسور چیلر می‌باشد. به همین علت به این نوع چیلرها چیلر هوا خنک می‌گویند. البته باید بدانید چیلر از هر نوع و از هر سیستمی که باشد، یک لوله ورود آب گرم برای آب برگشتی از فرایند گرم شده است و یک لوله خروج آب سرد که آبی که به سوی دستگاه برای کاهش دمای فرایند ارسال می‌شود را دارا است. البته چیلرهای تراکمی که دارای کمپرسور هستند، بیشترین کاربرد را در صنایع دارند.
نمودار کاهش دمای فرایند اکستروژن
بهتر است بدانید که موارد مورد استفاده در فرایند اکستروژن، دارای دمای ذوب بالایی هستند و جهت افزایش تولید و اینکه حالت محصول کاملاً حفظ شود، باید در مدت زمان کمی دمای آن به کمتر از ۵۰ درجه سانتیگراد کاهش داده شود. به همین دلیل در مقیاس‌های بزرگتر باید این کار فقط توسط آبی که با چیلر خنک شده است، انجام بگیرد. ضمناً باید ترموپلاستیک در دمای اتاق حالتی جامد دارند و پس از ذوب شدن و زمانی که قالب‌گیری می‌شوند، جهت اینکه محصول حالت جامد را به خود بگیرد، آن را در دمای اتاق قرار داده تا خنک گردد. عمل خنک کردن هم در تانک یا مخزن آب سرد انجام شده که این مخزن به چیلر متصل است. نحوه ساخت این مخزن طوری است که جریان توربولانس در اطراف قطعه ایجاد شده تا این امکان باشد که مقدار انتقال حرارت به آب به حداکثر میزان برسد.
خنک کاری فرایند اکستروژن پروفیل آلومینیومی با آب سرد چیلر
به جز محصولات ترموپلاستیک، محصولات دیگری مثل پروفیل‌های آلومینیومی هم با فرایند اکستروژن و با استفاده از دستگاه اکسترودر تولید می‌گردند. در این محصولات نیز نقش خنک‌کاری بر عهده دستگاه چیلر می‌باشد. مراحل اکسترود پروفیل آلومینیوم هم تقریباً مانند مواد ترموپلاستیک بوده که پس از قالب باید پروفیل فرم داده شده و طوری خنک گردد تا کار سرمایش فرایند توسط آبی که با چیلر سرد شده، انجام بپذیرد. در ضمن بد نیست بدانید که به جز پروفیل‌های آلومینیومی، سایر محصولات فلزی نیز مانند پروفیل‌های توپر یا توخالی فولادی، مسی، آلیاژ آلومینیوم ـ منیزیم‌ـ سیلیسیم و دیگر فلزات هم قابلیت تولید با این روش را دارند. امروزه نمونه‌های زیادی از چیلر تراکمی هوا خنک که برای کاربردهای صنعتی ورد استفاده قرار می‌گیرند، وجود دارند. این چیلرها مانند چیلر خنک کن آب برای دستگاه اکسترودر و یا سایر کاربردها مثل سرد کردن دمای فرایند رقیق‌سازی اسید سولفوریک و… می‌باشند. باید بدانید برای آنکه یک چیلر صنعتی بتواند برای مدت زمان طولانی با ضریب اطمینان بالا و حتی گاهی بدون توقف و در تمام طول سال کار کند، باید دارای ویژگی‌های خاصی باشد که این ویژگی‌ها اغلب توسط کارشناسان خبره تشخیص داده می‌شود.
