33
เอกสารประกอบการสอนรายวิชากระบวนการขึนรูปพอลิเมอร์ หน้า 36 บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีด ในบทนี เราจะศึกษาองค์ประกอบหลักของเครืองอัดรีดได้แก่ ระบบขับเคลือนของเครืองอัดรีด (Drive System) ส่วนประกอบของทรัสแบริ ง (Thrust Bearing Assembly) กระบอกหุ้มสกรู (Barrel) คอส่งสาร (Feed Throat) สกรู (Screw) ระบบป้อนส่งสาร (Feed System) ชุดหัวอัดรีด (Die System) องค์ประกอบหลักของเครืองอัดรีด แสดงในรูปที C.E รูปที . องค์ประกอบหลักของเครืองอัดรีด (Cantor (2006))

บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

  • Upload
    others

  • View
    9

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 36

บทท� 2

ฮารดแวรของเคร�องอดรด

ในบทน� เราจะศกษาองคประกอบหลกของเคร�องอดรดไดแก ระบบขบเคล�อนของเคร�องอดรด (Drive

System) สวนประกอบของทรสแบร�ง (Thrust Bearing Assembly) กระบอกหมสกร (Barrel) คอสงสาร

(Feed Throat) สกร (Screw) ระบบปอนสงสาร (Feed System) ชดหวอดรด (Die System)

องคประกอบหลกของเคร�องอดรด แสดงในรปท� C.E

รปท� �.� องคประกอบหลกของเคร�องอดรด (Cantor (2006))

Page 2: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 37

C.E ระบบขบเคล�อนของเคร�องอดรด (Drive System)

ระบบขบเคล�อนของเคร�องอดรด ประกอบดวยมอเตอรขบเคล�อน (drive motor) เกยรบอกซ ( gear

box) หรออปกรณลดความเรว (speed reducer) และอปกรณคควบ (coupling) ระหวางมอเตอร

ขบเคล�อน (drive motor) และ เกยรบอกซ ( gear box)

หนาท�ท�สาคญของหนวยขบเคล�อนของเคร�องอดรดไดแก

1. ทาใหสกรมความเรวตามท�ตองการ

2. รกษาความเรวรอบน�นไวใหคงท� ซ� งเปนหนาท�ท�สาคญเพราะความแปรปรวนของความเรว

รอบของสกรจะทาใหอตราผลตมความแปรปรวน ซ� งจะไปมผลทาใหเกดความแปรปรวนกบ

ขนาดของพอลเมอรท�ถกอดรดออกมา (extrudate) ดงน�นหนวยขบเคล�อนจะตองสามารถให

แรงบดหรอทอรค (torque) ท�เพยงพอใหพอลเมอรถกอดรดออกมาอยางคงท�

3. สามารถเปล�ยนความเรวรอบในชวงกวาง ๆ ได ซ� งโดยท�วไปจะออกแบบใหสามารถปรบ

ความเรวจากจดต�าสดคอเกอบศนยจนถงความเรวสงสดได

โดยท�วไป หนวยขบเคล�อนของเคร�องอดรดจะใชมอเตอรไฟฟาในการใหกาลงกบสกร

เพ�อใหสกรหมนตามความเรวรอบท�ตองการ

มอเตอรท�ใชสาหรบขบเคล�อนสกรมหลายชนด ท�นยมใชกนมาก ไดแก ดซมอเตอร (DC

motor) ซ� งความสาคญของการเลอกมอเตอรจะพจารณาจากความสามารถในการควบคมความเรว

รอบ (speed control) โดยจะดจากเปอรเซนตการเบ�ยงเบนของความเรวรอบสกร (screw speed

variation) ซ� งคาน� จะคานวณจากความเรวรอบของสกรท�เปล�ยนไปเม�อใชความเรวรอบสงสด (full

speed) ตวอยางเชน เคร�องอดรดท�มความเรวรอบของสกรสงสดเทากบ E[[ rpm และใชมอเตอร

แบบ DC brush motor ท�ม tachometer feedback ซ� งมคา เปอรเซนตการเบ�ยงเบนของความเรวรอบ

สกร เทากบ E % หมายความวา ความเรวรอบของสกรท�ไดอาจเบ�ยงเบนไปได E rpm และถงแมจะ

ลดความเรวรอบของสกรท�ใชลงไปถง E[ rpm ความเรวรอบสกรกยงเบ�ยงเบนได E rpm ซ� งการ

เบ�ยงเบนของความเรวรอบของสกรไป E rpm จาก E[ rpm คดเปนการเบ�ยงเบนถง E[ %

Page 3: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 38

สาหรบการใชงานท�ตองการความถกตองแมนยาสง (high precision) ของผลตภณฑ เชน

ทอท�ใชทางการแพทย (medical tubing) โดยเฉพาะท�ตองทางานโดยใชความเรวรอบของสกรต�า

จาเปนตองใชมอเตอรท�มการเบ�ยงเบนของความเรวรอบสกรต�ามาก ตวอยางคาเปอรเซนตการ

เบ�ยงเบนของความเรวรอบสกรสาหรบมอเตอรชนดตางๆ แสดงในตารางท� C.E จะเหนวา servo

drive จะใหคาเปอรเซนตการเบ�ยงเบนของความเรวรอบสกรนอยท�สด

ตารางท� �.� คาเปอรเซนตการเบ�ยงเบนของความเรวรอบสกรสาหรบมอเตอรขบเคล�อนชนด

ตางๆ (Rauwendaal (199<))

Drive Speed regulation of full speed

DC with tachometer feedback +1 %

Brushless DC + 0.01 %

Flux vector AC + 0.01 %

Servo drive + 0.001 %

ความเรวรอบของมอเตอรโดยท�วไปจะประมาณ Ec[[ rpm ในขณะท�ความเรวรอบปกตของ

สกรท�ใชประมาณ E[[ rpm ดงน�นจงตองมอปกรณท�ชวยลดความเรวรอบของมอเตอรใหเขากบ

ความเรวรอบของสกร อปกรณน� เรยกวา เกยรบอกซ ( gear box) หรออปกรณลดความเรว (speed

reducer) แสดงในรปท� C.C โดยคาอตราสวนการลดลงของความเรวรอบของมอเตอรตอความเรว

รอบของสกร เรยกวา “reduction ratio” จะมคาอยในชวง Ef:1 ถง 20:1

Page 4: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 39

รปท� �.� Gear box หรอ speed reducer (Rauwendaal (199<))

- การเขาคระหวางมอเตอรและเกยรบอกซ (Coupling between motor and gear box)

การเช�อมตอระหวางมอเตอรและเกยรบอกซ ม C แบบ ไดแก แบบท�มอเตอรตอเขากบเกยร

บอกซ โดยตรงเรยกวา “direct drive” (รปท� C.C) และแบบท�มสายพานเช�อมตอ (belt

transmission) ระหวางมอเตอรกบเกยรบอกซ เรยกวา “indirect drive” (รปท� C.h)

รปท� �.� ตวอยางของเคร�องอดรดท�เปนแบบ direct drive (Rauwendaal (199<))

Page 5: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 40

รปท� �.I ตวอยางของเคร�องอดรดท�เปนแบบ indirect drive (Rauwendaal (199<))

ถาเปรยบเทยบระหวาง direct drive กบ indirect drive จะพบวา ขอดของ direct drive ไดแก

การใชช�นสวนนอย มประสทธภาพพลงงานดกวา ไมมโอกาสเกด slippage ขอเสยคอ การเปล�ยน

reduction ratio ทาไดยาก สวน indirect drive น�น ขอดคอจะเปล�ยน reduction ratio ไดงาย และ การจด

วางตาแหนงของมอเตอรจะเปนอสระกวา แตขอเสยกคอ มการสญเสยพลงงานในสายพาน มช�นสวนท�

สามารถขาดหรอเสยมากกวา รวมท�งมโอกาสเกด slippage มากกวา ในปจจบน มการใชงานเคร�องอด

รดท�ง direct drive และ indirect drive

2.2 สวนประกอบของทรสแบร�ง (THRUST BEARING ASSEMBLY)

ทรสแบร�งมความสาคญเน�องจากเคร�องอดรดจะตองสรางความดนใหเพยงพอเพ�อเอาชนะแรง

ตานการไหลของหวอดรด เพ�อใหพอลเมอรหลอมไหลผานหวอดรดดวยความเรวท�ตองการ ความดนท�

หวอดรด (diehead pressure) ปกตจะอยในชวง j MPa ถง 28 MPa (ประมาณ 1,000 -4,000 psi) และ

เน�องจากเม�อมแรงกระทา(action) ตอพอลเมอรหลอมกจะมแรงปฏกรยา(reaction)จากพอลเมอร หลอม

ตานกลบเกดข�นในปรมาณท�เทากน ดงน�นจะเกดความดนจากพอลเมอรหลอมท�ปลายสกรผลกกลบสกร

ของเคร�องอดรดไปดานหลง ดวยเหตน� เราจงตองมอปกรณในการรบแรงท�กระทาบนสกรเพ�อปองกน

ไมใหสกรถกผลกกลบซ� งกคอทรสแบร�งน�นเอง

Page 6: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 41

ตาแหนงของทรสแบร�งจะอยตรงบรเวณจดท�เช�อมตอของแกนสกร (screw shank) กบเพลา

(output shaft) ของหนวยขบเคล�อนซ�งโดยท�วไป คอ เพลาของเกยรบอกซ (gear box) ปกตแกนสกรจะ

ยดตดกบ driving sleeve ใน bearing housing

การจดวางตวโดยท�วไปของทรสแบร�งในเคร�องอดรดแบบสกรเด�ยวแสดงดงในรปท� 2.4

(ก)

(ข)

รปท� 2.4 (ก) ภาพวาด การจดวางตวโดยท�วไปของทรสแบร�งในเคร�องอดรดแบบสกรเด�ยว (Cantor

(2006)) (ข) รปถาย เคร�องอดรดแบบสกรเด�ยวแสดงตาแหนงทรสแบร�ง

THRUSTBEARING

Page 7: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 42

การหาแรงท�กระทาบนทรสแบร�งจะกาหนดโดยความดนท�หวอดรด (diehead pressure)โดย

แรงท�กระทาบนสกรจะเทากบความดนท�หวอดรดคณดวยพ�นท�หนาตดของสกร

ถาขนาดของสกรเพ�มข�น แรงท�กระทาบนทรสแบร�งจะแปรผนกบเสนผานศนยกลางของสกร

ยกกาลงสอง

ตวอยางเชน เคร�องอดรดท�มเสนผานศนยกลางของสกรเทากบ 150 มลลเมตร (6 น�ว) ทางาน

โดยมความดนท�หวอดรด (diehead pressure) ประมาณเทากบ 35 เมกกะปาสคาล (5000 psi) จะมแรง

ผลกกลบ (trust force) ประมาณเทากบ 620 กโลนวตน (140,000 lbf)

ทรสแบร�งจะถกออกแบบมาใหทนตอการใชงานกบแรงผลกกลบของพอลเมอรหลอมโดยถา

ใชงานท�สภาวะปกตและคาความดนท�หวอดรดอยในเกณฑท�เหมาะสมคออยในชวง 0-35 เมกกะ

ปาสคาล อายการใชงานของทรสแบร�งจะเทากบอายการใชงานของเคร�องอดรด

ยกเวนในกรณท�เคร�องอดรดทางานในกรณท�มการแปรปรวนของความดนท�หวอดรดคอนขาง

สง หรอในกรณท�ความดนท�หวอดรดมคาสงผดปกต คออยในชวง 40 – 70 เมกกะปาสคาล อายการใช

งานของทรสแบร�งกจะลดลงอยางรวดเรว โดยเฉพาะในเคร�องอดรดท�สกรหมนดวยความเรวสง

สตรคานวณหา อายการใชงานของแบร�ง เชงสถตแสดงไดดงสมการท� 2.1

(2.1)

L10 = rated life in revolutions

C = basic load rating

P = equivalent radial load

K = คาคงท�ซ� งจะมคาเทากบ3 สาหรบball bearing และ 10/3 สาหรบ roller bearing

จะเหนไดวา จากสมการถา load สงข�น คาความดนท�หวอดรด (diehead pressure) จะสงข�น และจะ

สงผลใหอายการใชงานของทรสแบร�งลดลง

610 10)( ×

=

K

P

crevL

Page 8: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 43

สมการการคานวณ อายการใชงานเปนปจะสามารถเขยนไดสมการท� 2.2 ดงน�

K

y P

C

NL

=

9.1 (2.2)

โดย N = ความเรวของสกร โดยคานวณบนพ�นฐานของการทางานตลอด 24 ชม. 365 วนหรอ1ป

จะเหนไดวาจากสมการดานบนอายการใชงานของทรสแบร�งจะแปรผกผนกบความเรวของสกรผผลต

เคร�องอดรดมกจะกาหนดอายการใชงานของทรสแบร�งเปน B-10 life โดยแสดงเปนจานวน ชม. ท�คา

ความดนท�หวอดรด (diehead pressure) 35 MPa และความเรวรอบสกร (100 รอบ / นาท) B-10 life

จะแสดงถงอายการใชงานในจานวน ชม. ตอความเรวคงท�ท� 90% ของ กลมของตวรองรบแรง (bearing)

ชนดเดยวกนใชงานไดกอนเกดการลา (fatique) เชน 10 จาก 100 bearing จะเสยกอน rated life ซ� ง

จะสามารถเขยนไดดงสมการท� 2.3

K

std PNBNPB

××−=−

3510010),(10 (2.3)

จากสมการท� 2.3 B-10stdหมายถง B – 10 life ท� P = 35 MPa N = 100 r.p.m.

คา B – 10 life ควรมคาอยางนอย E[[,000 ช�วโมงเพ�อใหเคร�องอดรดมอายการใชงานไดมากกวา E[ ป

ในเคร�องอดรดแบบสกรเด�ยวการออกแบบทรสแบร�งทาไดงายโดยการเพ�มเสนผานศนยกลางของ แบร�

งตามความสามารถในการรบน�าหนกแตในเคร�องอดรดแบบสกรคการออกแบบทรสแบร�งทาไดยาก

เพราะสกร 2 ตวตดกนมาก ทาใหเกดการจากดเน�อท� ดงน�น ในเคร�องอดรดแบบสกรครนเกา ๆ จงม

ความดนท�หวอดรดจากด เพราะปญหาของทรสแบร�ง แตปจจบนเคร�องอดรดแบบสกรครนใหมม

ความดนท�หวอดรด เทากบในเคร�องอดรดแบบสกรเด�ยว ถงแม rated life ของทรสแบร�งของเคร�องอด

รดแบบสกรคจะต�ากวาเคร�องอดรดแบบสกรเด�ยวกตาม ตวอยางของทรสแบร�งในเคร�องอดรดแบบสกร

คแบบหมนสวนทางกน แสดงในรปท� 2.5

Page 9: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 44

รปท� 2.5 ตวอยางของทรสแบร�งในเคร�องอดรดแบบสกรคแบบหมนสวนทางกน (Rauwendaal (2001))

ทรสแบร�งจะประกอบไปดวย roller bearing 4-5 ตว เรยงกนตามแนวยาว (tandem arrangement) โดย

มระบบสมดลยความดนแบบพเศษ (special pressure balancing system) ขอดและขอเสยของทรสแบร�ง

ชนดตาง ๆแสดงดงตารางท� 2.1

Page 10: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 45

ตารางท� 2.� ขอดและขอเสยของทรสแบร�งชนดตาง ๆ (Rauwendaal (2001 ))

2.3 กระบอกหมสกรและคอสง (Barrel and Feed Throat )

คอสง คอสวนของเคร�องอดรดท�วสดถกใสผานลงไปในชองสกร (screw channel) ซ� งจะอย

บรเวณรอบสนสกร (flights) 2-3 อนแรก (รปท� C.})

Page 11: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 46

รปท� �. c รปถายแสดงตาแหนงของคอสงในเคร�องอดรดจรง

ในเคร�องอดรดบางชนดจะไมมสวนแยกของคอสงแตจะรวมเปนสวนหน�งกบกระบอกหมสกร

(integral feed opening) ซ� งจะมขอเสยบางประการโดยปกตท�คอสงจะตองใชน� าในการทาใหเยน เพ�อ

ปองกนการเพ�มข�นของอณหภมกอนเวลาอนควรของพอลเมอร เพราะถาอณหภมเพ�มข�นสงไป พอล

เมอรจะตดกบพ�นผวของปากเปดเตมสาร (feed opening) ทาใหเกดการขดขวางการไหลของวสดเขาไป

ในเคร�องอดรด พอลเมอรท�ตดอยกบพ�นผวของสกรยงทาใหเกดปญหาในเร�องการลาเลยงของแขง

(solid conveying) เพราะพอลเมอรท�ตดอยกบสกรจะไมเคล�อนท�ไปขางหนาและจะเปนอปสรรคในการ

เคล�อนท�ไปขางหนาของอนภาคพอลเมอรอ�น ๆ ดงน�นท�จดท�คอสงเช�อมตดกบกระบอกหมสกรจะตอง

มฉนวนกนความรอน (thermal barrier) เพ�อปองกนความรอนจากกระบอกหมสกรไปสคอสงซ� งจะไม

สามารถทาไดในกระบอกหมสกรท�ไมมสวนแยกของคอสง ดงน�นในกระบอกหมสกรท�ไมมสวนแยก

ของคอสงจะมโอกาสในการสญเสยความรอนมากกวาและมโอกาสเกดความรอนเกน (overheat) ท�คอ

สงดงน�น รปรางลกษณะของคอสงจงควรเอ�อตอการไหลของวสดเขาไปในเคร�องอดรดโดยมส�งกด

ขวางนอยสด การออกแบบคอสงท�ดควรใหมลกษณะปากเปดเปนส�เหล�ยมผนผา ความยาวประมาณ E.f

เทาของเสนผานศนยกลางสกรและความกวางประมาณ [.j เทาของเสนผานศนยกลางของสกร รวมท�ง

Cooling

Barrel

Page 12: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 47

วางในตาแหนงเย�องศนย (offset) กบสกร ซ� งลกษณะการออกแบบแบบน� เรยก tangential design แสดง

ดงรป C.j

รปท� 2.d ลกษณะการออกแบบคอสงท�ด (Good feed throat design) (Rauwendaal (1998))

สาหรบการออกแบบท�วางคอสงไวตรงศนยกลางของสกรและทางเปดเปนวงกลมเปนการออกแบบ

ท�ไมด (รปท� C.j)

รปท� 2.< ลกษณะการออกแบบคอสงท�ไมด (Poor feed throat design) (Rauwendaal (1998))

Page 13: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 48

สาหรบเคร�องอดรดท�มรอง (Grooved barrel ) ซ� งจะกลาวถงเพ�มเตมในบทถดไป แสดงในรปท�

2.c มกจะมคอสงท�ออกแบบมาเพ�อรองรบสวนของรอง โดยท�สวนความยาวท�มรองสามารถแปรเปล�ยน

ได 3-5 เทาของเสนผานศนยกลางของสกร

รปท� 2.j เคร�องอดรดท�ม grooved barrel section (Waller (2012))

ความลกของรอง จะแปรเปล�ยนตามระยะในแนวแกนโดยท�ความลกท�มากท�สดจะอยท�ตอนเร�มของ

สวนท�เปนรองจนเปน 0 ท�จดท�สวนท�เปนรองชนกบผวท�เรยบของกระบอกหมสกร

Page 14: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 49

รปท� 2.E[ แสดง Grooved Feed Throat Section

รปท� 2.�l Grooved Feed Throat Section (Waller (2012))

ขอสาคญท�ตองการในรปแบบ Grooved feed throat

1) ตองมความสามารถในการทาใหเยนท�ดมากเน�องจากจะมความรอนจากการเสยดทานเกดข�นมากใน

สวนของกระบอกหมสกรท�มรอง ฉะน�นจงตองหลกเล�ยงความรอนท�จะเกดกบพอลเมอรใหมาก

ท�สดเพ�อใหไดประสทธภาพสงสดของกระบอกหมสกรท�มรองเพราะถานาความรอนออกมาไมได

เรวมากพอลเมอรจะออนตวหรอหลอม

2) มการตานทานอณหภมระหวางสวนปอนสงกบกระบอกหมสกรไดด เพ�อใหเกดการถายเทความ

รอนจากกระบอกหมสกรไปยงสวนปอนสงนอยท�สด

Page 15: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 50

3) มความสามารถรบความดนไดสง (Large Pressure Capability) ปกตความดนใน grooved feed จะ

อยในชวง 100 – 300 MPa เพราะฉะน�น สวนปอนสงจงตองออกแบบใหมความสามารถรบความ

ดนไดท�ประมาณชวงน�

สาหรบ กระบอกหมสกรควรมสมบตตางๆ ดงน�

1. มความสามารถในการรองรบความดนท�สงอยางนอย 70 MPa

2. มโครงสรางท�แขงแรงเพ�อลดการเบ�ยงเบนและบดเบ�ยวใหนอยท�สด

เคร�องอดรดจานวนมากจะมผนงภายในทาดวยวสดทนตอการสกหรอเพ�อยดอายการใชงานซ�ง

เทคนคท�ใชม 2 เทคนค คอ

- Nitriding

- Bimetallic alloying

Nitriding ทาไดโดย 1) Ion- nitriding (glow discharge/plasma)

2) Conventional nitriding (gas nitriding หรอ liquid bath nitriding

ซ� งวธท� 1 จะใหผลดกวา

2.4 กรวยเตมสาร (FEED HOPPER)

กรวยเตมสาร (รปท� C.EE) ใชสาหรบปอนวสดลงในสกรโดยผานคอสง ซ� งสวนใหญวสดจะไหลโดย

แรงโนมถวงจากกรวยเตมสารลงในเคร�องอดรด

รปท� �.�� ภาพจาลองกรวยเตมสาร (Cantor (2006))

Page 16: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 51

การออกแบบกรวยเตมสารท�ดควรใหการไหลท�สม�าเสมอ (steady flow) ของวสดผานลงไปในสกร ซ� ง

สามารถทาไดโดยการออกแบบกรวยเตมสารใหมหนาตดเปนวงกลมและคอยๆลดลงอยางคอยเปนคอย

ไปเปนลกษณะโคนหรอกรวย ดงรปท� C.EC

รปท� �.�2 การออกแบบกรวยเตมสารท�ด (Rauwendaal (1998))

ลกษณะของกรวยเตมสารท�เปนส�เหล�ยม ดงรปท� C.Eh เปนตวอยางการออกแบบกรวยเตมสารท�ไมด

รปท� �.�3 การออกแบบกรวยเตมสารท�ไมด (Rauwendaal (1998))

วสดบางชนดมสมบตการไหลท�แยมาก ดงน�นจงตองมอปกรณเสรมเพ�อชวยในการทาใหเกด

การไหลท�คงท�เขาสเคร�องอดรดเชน การใชใบพดตดกบกรวยเตมสารหรอการใชสกรหมนในกรวยเตม

สารท�ตองการผสมวสดเพ�อปองกนการเกดการแยกตวของสารและ/หรอ เพ�อกวาดวสดออกจากผนงของ

Page 17: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 52

กรวยเตมสารถาวสดตดผนงกรวยเตมสารอย ลกษณะกรวนเตมสารท�มสกรอยภายใน เรยกวา Crammer

feeder (รปท� C.E�)

รปท� �.�o กรวยเตมสารแบบ Crammer feeder (Rauwendaal (1998))

ปญหาสาหรบวสดท�มความหนาแนนโดยรวม (bulk density) ต�า คอจะจบกบอากาศงาย ดงน�น

ถาอากาศไมสามารถหลดออกจากกรวยเตมสาร มนจะตดไปกบพอลเมอรจนกระท�งออกจากหวอดรด

เปนผลใหเกดความไมสมบรณของพ�นผวหรออาจเกดรอยปรหรอรพรนเม�ออากาศหลดออกหลงจาก

ออกจากหวอดรด

วธการแกปญหาวธหน�งคอ การใชกรวยเตมสารแบบสญญากาศ (VACUUM FEED HOPPER)

แตปญหาคอทาอยางไรจงจะใสวสดลงไปในกรวยเตมสารโดยไมสญเสยสญญากาศดงน�น จงนาไปส

การพฒนาระบบกรวยเตมสารแบบสญญากาศค (double feed hopper vacuum system) กลาวคอ วสดจะ

ถกใสลงในกรวยเตมสารอนบนและอากาศจะเปนตวผลกวสดลงในกรวยเตมสารหลกตอไปดงรปท�

2.1f

Page 18: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 53

รปท� 2.�p Double feed hopper vacuum system (Rauwendaal (2001))

อกวธหน� งในการแกปญหาการจบอากาศคอการใช two-stage extruder โดยมชองระบายไอ (vent port)

ในกระบอกหมสกรเพ�อไลอากาศและไอระเหยอ�น ๆ ในพอลเมอรออก

รปท� 2.�c Two-stage extruder เพ�อไลอากาศและไอระเหย (Cantor (2006))

2.5 สกรของเคร�องอดรด (Extruder Screw)

สกรถอเปนหวใจของเคร�องอดรด การหมนของสกรจะทาใหเกด

1. การลาเลยงวสดไปขางหนา

2. การเฉอนพอลเมอรทาใหเกดความรอนกบพอลเมอรซ� งจะทาใหวสดหลอมเปนเน�อเดยวกน

Page 19: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 54

สกร ในความหมายงาย ๆ จะใชเรยกแทงทรงกระบอกท�มเสนผานศนยกลางท�เปล�ยนแปรไดและมสน

สกร (flight) ซ� งมลกษณะเปนเกลยวหมรอบ ๆ โดยท�เสนผานศนยกลางภายนอก (outside screw

diameter) ซ� งวดจากยอดของสนสกรตวหน�งไปยงอกตวหน�งจะคงท� สวนตางๆของสกร แสดงในรปท�

2.1j ชองวางระหวางสนสกรกบกระบอกหมสกร(radial clearance) จะนอยมาก (รปท� 2.18)

โดยท�วไปขนาดของชองวางน�จะมคาเทากบ 0.0005 – 0.002 เทาของเสนผานศนยกลางของสกร

รปท� 2.1d ช�อเรยกสวนตางๆของ single-stage extruder screw (Rauwendaal (2001))

รปท� 2.1< ภาพตดขวางแสดงสนสกร (flight) และ ชองวาง (clearance) ในสกร (Cantor (2006))

ขนาดเสนผานศนยกลางของสกรจะมผลตออตราการผลตดงรปท� C.E�

Page 20: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 55

รปท� �.�j ความสมพนธระหวางเสนผานศนยกลางของสกรและอตราการผลต (Giles (2005))

คาแนะนาพ�นฐานในการออกแบบสกรและปจจยท�มผลกระทบจากการออกแบบสกรสรปไดดงตารางท�

C.C

ตารางท� �. พารามเตอรตางๆกบการออกแบบสกร (Giles (2005))

พารามเตอร ผลกระทบตอสกร

อตราการผลต คานวณไดจากเสนผานศนยกลางสกรในรปท� C.E�

จานวนชองระบายไอ [ L/D = 25

1 L/D = 30

2 L/D = 35-40

3 L/D = 45

กระบอกหมสกร แบบเรยบ: ใชคาอตราสวนกดอดปกต

แบบมรอง: ใชคาอตราสวนกดอดต�า

ความหนดของพอลเมอรหลอม ความหนดสงใช deep metering section

ความหนดต�าใช shallow metering section

อตราการหลอม สาหรบอตราการหลอมสงใช clearance ต�า helix angle กวาง

และ multiple flight

Page 21: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 56

ดงท�ไดกลาวมาแลววา เคร�องอดรดแบบสกรเด�ยวจะมประสทธภาพการผสมไดไมดเทากบเคร�องอดรด

แบบสกรค ในกรณท�ใชสกรมาตรฐานปกต ดงน�นถาตองการวตถประสงคในการเพ�มประสทธภาพการ

ผสมสาหรบเคร�องอดรดแบบสกรเด�ยวดวย สกรท�ใชจะเปนลกษณะพเศษซ�งออกแบบมาเพ�อชวยใหการ

ผสมวสดเปนเน�อเดยวกนมากข�น สวนของสกรท�ออกแบบพเศษเพ�มเตมเพ�อชวยการผสมน� โดยปกตจะ

อยบรเวณสวนสงรด (metering section) ซ� งเปนสวนปลายของสกรกอนจะออกสหวอดรด ลกษณะการ

ออกแบบสกรเพ�อชวยในการลาเลยงของแขงจะกลาวถงในรายละเอยดในบทท� h

ตวอยางชนดตางๆของสกรแสดงในรปท� 2.1�

ในประเทศสหรฐอเมรกาวสดท�ใชทาสกรโดยท�วไปจะเปน 4140 steel ซ� งเปน medium carbon และเปน

วสดท�ราคาคอนขางถก สาหรบสวนประกอบของวสดท�ใชในการทาสกรแสดงดงตารางท� 2.h

ตารางท� 2.I ตวอยางพอลเมอรและวสดท�ใชในการทาสกร (Giles (2005))

Page 22: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 57

รปท� 2.1j ชนดตาง ๆ ของสกรในเคร�องอดรดแบบสกรเด�ยว (Rauwendaal (199<))

Page 23: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 58

2.6 สวนประกอบของหวอดรด (DIE ASSEMBLY)

หวอดรดถอเปนสวนท�สาคญท�สดสวนหน�งในเคร�องอดรด เพราะเปนท�ท�เกดการกอตวเปนรปราง

ของพอลเมอร หนาท�ของสวนอ�น ๆ ในเคร�องอดรดจะมเพยงหนาท�เดยวกคอ การสงพอลเมอรหลอม

มายงหวฉดดวยความดนท�คงท�ท�ตองการ

ในเคร�องอดรดจานวนมากจะมแผนเบรคเกอรอยระหวางกระบอกหมสกรกบหวอดรด แผนเบรค

เกอรจะเปนดสคโลหะแผนหนาท�มรเลก ๆ จานวนมากวางตด ๆ กนในแนวขนานกบแกนสกร

รปท� �.�l ตาแหนงของ แผนเบรกเกอร ชดแผนกรอง หวอดรด (Cantor (2006))

หนาท�ของแผนเบรคเกอร คอ

1) เพ�อกาจดการเคล�อนท�ท�มลกษณะเปนเกลยว (spiraling motion) ของพอลเมอรหลอมและบงคบ

พอลเมอรหลอมใหไหลเปนเสนตรง ถาไมมแผนเบรคเกอร พอลเมอรอาจเกดการเคล�อนท�ท�ม

ลกษณะเปนเกลยวข�นจนออกจากหวฉดและทาใหเกดผลตภณฑเสยรปราง

2) เพ�อใชในการวางแผนกรองขางหนาแผนเบรคเกอรคอ แผนเบรคเกอรจะเปนตวรองรบแผนกรอง

(screen) ซ� งจะใชในการกรองสารปนเป� อนตาง ๆ ออกจากพอลเมอร

3) เพ�อเพ�มความดนท�หวอดรด (diehead pressure) และเพ�อปรบปรงประสทธภาพการผสมของเคร�อง

อดรดไดเลกนอย แตไมใชวตถประสงคหลก

4) เพ�อปรบปรงการถายเทความรอนระหวางโลหะกบพอลเมอรหลอม โดยท�ระยะท�ลดลงของการ

ถายเทความรอนในแผนเบรคเกอรจะปรบปรงการไดรบความรอนอยางเทาๆกนของพอลเมอร

หลอม

Clamp ring

Screen pack Die

Breaker plate

Page 24: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 59

ในกรณท�ปลายเปดขาออกของกระบอกหมสกรของเคร�องอดรดไมสามารถเขากนไดกบ

ปลายเปดของหวฉดจะตองใช adaptor ระหวางกระบอกหมสกรกบหวฉดรปหนาตดของสวนประกอบ

ของ screen pack/breaker plate ระหวางกระบอกหมสกรและหวฉดแสดงดงรปท� 2.21

รปท� 2.�1 รปหนาตดของชดหวอดรด (Rauwendaal (�ll�))

- แผนกรองและตวเปล�ยนแผนกรอง (SCREEN และ SCREEN CHANGERS)

แผนกรองกอนแผนเบรคเกอรจะมหนาท�หลกในการกรองส�งปนเป� อน นอกจากน�นการมรขนาดเลกท�

พอลเมอรหลอมตองผานออกไปทาใหเกดการตอตานการไหล (flow resistant) ซ� งจะทาใหอตราการ

ผลต (output rate) ลดลงบางเลกนอยแตเปนการเพ�มเวลาท�วสดอยในเคร�อง (residence time) ทาให

ประสทธภาพการผสมดข�นแตไมมากเทากบการใชสกรท�ออกแบบพเศษสาหรบการเพ�มประสทธภาพ

การผสม แผนกรองจะมลกษณะเปนโลหะเสนเลก โดยท�วไปจะนยมใชเปนเสนลวดวางสานกน ความ

ละเอยดของแผนกรองจะวดจากจานวนเสนลวดตอความยาว E น�ว เรยกวา “mesh number” ถาคา mesh

number มากข�น แปลวามเสนลวดจานวนมากข�น ดงน�นรหรอชองเปดท�วสดจะไหลผานออกไปไดจะม

ขนาดเลกลง น�นคอจะมความสามารถในกรองอนภาคขนาดเลกลงไดย�งข�น (รปท� 2.22) ในอกทางหน�ง

ลวดท�ใชกจะมขนาดเลกลงเน�องจากมจานวนมากข�นในขนาดพ�นท�เทากน

Page 25: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 60

รปท� 2.22 ขนาดอนภาคท�กรองไดกบคา mesh number (Rauwendaal (1998))

ในชดแผนกรองหน�งจะประกอบดวยแผนกรองจานวนหลายแผน ซ� งประกอบดวย

1. แผนกรองหยาบซ�งจะม mesh number ต�าท�สดและจะวางตรงหนาแผนเบรคเกอรเพ�อรองรบแผน

กรองละเอยดท�จะวางทบอกท

2. แผนกรองละเอยด

ตวอยาง แพคของแผนกรอง (Screen pack) แสดงดงรปท� C.Ch

รปท� �.�I ตวอยางการวางแผนกรองในชดแผนกรอง � ชด (Rauwendaal (1998))

หรออกตวอยางหน�ง คอ Extruder/40 mesh/60 mesh/80mesh/40mesh/Breaker Plate

การเปรยบเทยบประสทธภาพการใชงานของตวกลางท�ใชในการกรองตาง ๆแสดงดงตารางท� 2.�

Page 26: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 61

ตารางท� 2.o การเปรยบเทยบประสทธภาพการใชงานของตวกลางท�ใชในการกรองตาง ๆ (Rauwendaal

(2001))

ตวกลางท�ใชในการกรองท�นยมใชกนโดยท�วไป คอ Wire Mesh Square Weave ในกรณท�พอลเมอรม

การปนเป� อนมาก จะทาใหแผนกรองอดตนงาย เพราะฉะน�นแผนกรองจะตองถกเปล�ยนบอยมาก

วธแกไขวธหน�งกคอ การใชตวเปล�ยนแผนกรองแบบอตโนมต

- ตวเปล�ยนแผนกรองแบบแผนเล�อน (Slide Plate Screen Changer)

การเปล�ยนแปลงความดนตลอดแผนกรองจะถกบนทกอยางตอเน�อง ถาความดนมคามากกวาคาๆ

หน�ง จะมแทงไฮโดรลค (hydrualic piston) ทาหนาท�ยายแผนเบรคเกอรและแพคของแผนกรองออก

และท�เวลาเดยวกนแผนเบรคเกอรท�มแพคของแผนกรองตวใหมกจะถกยายมาแทนท�ดงแสดงดงรปท�

2.24

(ก)

Page 27: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 62

(ข)

รปท� 2.24 (ก) ภาพวาด ตวเปล�ยนแผนกรองแบบแผนเล�อน (Rauwendaal (1998))

(ข) ภาพถายจาก Dynisco Extrusion (Cantor (2006))

- ตวเปล�ยนแผนกรองแบบอตโนมต (Automatic Screen Changer or Autoscreen)

ตวเปล�ยนแผนกรองแบบอตโนมตจะประกอบไปดวยตะแกรงชนดถ�ท�ทาดวยเหลก (steel gauze)

แบบตอเน�อง ซ� งจะเคล�อนท�ชา ๆ ผาน melt stream ในรปแบบตอเน�องดงแสดงในรปท� 2.Cf

รปท� 2.�p แสดงตวเปล�ยนแผนกรองแบบอตโนมต (Cantor (2006))

Page 28: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 63

การเคล�อนท�จะเกดข�นจากความดนท�เปล�ยนแปลงเม�อมส�งสกปรกมาอดตนท�แผนกรอง

2.7 ระบบการใหความรอนและการหลอเยน (HEATING AND COOLING SYSTEM)

โดยท�วไปพลาสตกท�ใชในทางการคาจะมสมบตการนาความรอน (heat conductivity) และ การ

เสถยรตอความรอน (thermal stability)ต�า แตมคาความรอนจาเพาะ( specific heat) สง ซ� งท�งหมดน�

หมายความวาเรากาลงจะใหความรอนกบวตถท�ไมสามารถนาความรอนน�นออกไปได และจะเสย

สภาพไดงายถามความรอนอยในตวมนท�มากเกนไป

- ระบบการใหความรอน

การใหความรอนแกเคร�องอดรดเพ�อใหเคร�องมอณหภมเหมาะสมในตอนเร�มแรก และสามารถ

รกษาอณหภมน�นไวใหคงท�

วธการใหความรอนแกเคร�องอดรด ม 3 แบบไดแก

1. การใหความรอนโดยการใชไฟฟา (electric heating)

2. การใหความรอนโดยการใชของไหล (fluid heating)

3. การใหความรอนโดยการใชไอน�า (steam heating)

การใหความรอนโดยการใชไฟฟาจะนยมใชกนมากท�สด เน�องจากมนสามารถครอบคลม

อณหภมในชวงท�กวางมากได รวมท�งสะอาดและดแลรกษางายนอกจากน�นยงมราคาถกและม

ประสทธภาพด

โดยปกต ตวใหความรอนไฟฟาจะวางเปนกลมๆ ตามบรเวณของความยาวของ กระบอกหม

สกร ถาเปนเคร�องอดรดเคร�องเลกกจะมประมาณ 2-4 บรเวณและถาใหญข�นกจะมถง 5-10 ท�ซ� ง

แตละบรเวณจะมการควบคมท�เปนอสระตอกนเพ�อใหอณหภมในแตละบรเวณของเคร�องอดรด

สามารถควบคมไดแตกตางกน

สาหรบการใหความรอนโดยการใชของไหลน�น จะชวยใหเกดอณหภมท�เทากนตลอดพ�นท�ท�ม

การถายเทความรอน และหลกเล�ยงการเกดความรอนท�มากเกนไปท�จดในจดหน� งและถาใชของ

ไหลตวเดยวกนในการหลอเยนกจะเกดการลดลงของอณหภมท�สม�าเสมอกน อณหภมการใชงานท�

มากท�สดของของไหลสวนใหญจะอยต �ากวา 250oC อาจมของไหลบางชนดท�ใชงานไดเกน

Page 29: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 64

อณหภมน�แตอาจใหกาซพษออกมา การใหความรอนโดยการใชของไหลตองใชพ�นท�มากคาใชจาย

ในการตดต�งและการเดนเคร�องสง ขอเสยท�สาคญคอตองใชระบบการใหความรอนโดยการใชของ

ไหลตางๆกนเพ�อควบคมอณหภมของเคร�องอดรดใหตางกนท�บรเวณตางๆ

ในสวนของการใหความรอนโดยการใชไอน�าน�น ไมคอยใชกนในปจจบน ไอน�าเปนของไหลท�

มสมบตการถายเทความรอนท�ดเพราะมความจความรอนท�สงแตยากตอการเพ�มอณหภมใหสง เชน

ท�อณหภมมากกวา 200 oC ซ� งตองใชความดนของไอน�าสงมากจงไมคอยใชกนปญหาอ�นๆ ไดแก

การมโอกาสร�วไหล การเกดการกดเซาะและการสญเสยความรอน

- ระบบการหลอเยน

การหลอเยนควรทาใหเกดนอยท�สดเพราะมนจะลดประสทธภาพพลงงานของกระบวนการ

ข�นรป ถาเคร�องอดรดใดตองการการหลอเยนปรมาณมากแสดงวาการออกแบบมปญหาเชน

- การออกแบบสกรไมเหมาะสม

- ม L/D สงเกนไป

- ใชเคร�องอดรดไมถกประเภท เชน เคร�องอดรดสกรเด�ยวหรอเคร�องอดรดสกรค

กระบวนการอดรดจะออกแบบมาใหพลงงานท�งหมดท�จาเปนไปสหนวยขบเคล�อนโดยการ

หมนของสกรจะทาใหเกดความรอนจากแรงเสยดทาน (friction heating) และความรอนจากการ

เฉอนสวนหนดของพอลเมอรหลอม (viscous heating) ซ� งจะทาใหเกดการเปล�ยนแปลงจาก

พลงงานกลจากตวขบเคล�อนไปเปนพลงงานความรอน โดยพลงงานกลให 70-80% ของพลงงาน

ความรอนท�ใชท�งหมดและแผนใหความรอนท�กระบอกหมสกรใหความรอนเพยง 20-30%

ถาพลงงานสวนใหญถกใหโดยสกร ดงน�นจงมโอกาสท�ความรอนท�เกดข�นในพอลเมอรท�

บางจดภายในจะสงกวาอณหภมท�ตองการ ดงน�น การหลอเยนจงจาเปนในบางกรณ โดยสวน

ใหญจะพบในกรณตอไปน�

- พอลเมอรมความหนดสง

- ความเรวรอบของสกรสง

การหลอเยนทาไดหลายวธ ไดแก การใชอากาศ การใชน�า การใชน�ามน

Page 30: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 65

ซ� งเคร�องอดรดสวนใหญจะใชลมในการหลอเยนซ� งจะอยใตกระบอกหมสกรดงแสดงในรปท� 2.26

รปท� 2.26 การหลอเยนดวยอากาศ (Rauwendaal (�ll�))

การหลอเยนดวยอากาศใหอตราการถายเทความรอนต� าแตเปนประโยชนคอ การ

เปล�ยนแปลงอณหภมเกดแบบคอยเปนคอยไป

ถาตองการใหเกดการเยนตวท�เรวมากจะใชการหลอเยนดวยของไหลซ� งท�นยมใชคอ การ

ใชน�าเปนตวกลางการถายเทความรอน ซ� งทาใหเกดการเปล�ยนแปลงอณหภมฉบพลน

การใชน�าเปนตวหลอเยนมกใชใน grooved barrel section ตามท�เคยกลาวมาแลวเพ�อใชใน

การหลอเยนคอสงสาร

ขอเสยของการหลอเยนดวยของไหลคอ

1. อาจเกดการระเหยของของไหลท�อณหภมเกนจดเดอดของของไหล

2. การเพ�มข�นอยางทนททนใดของอตราการเยนตวซ� งทาใหควบคมอณหภมไดยาก

Page 31: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 66

การเพ�มประสทธภาพของการทาใหเยนโดยใชอากาศ ทาไดโดยการใชอากาศเปยก (wetting air)

เชน การใชในระบบหลอเยนดวยไอ (vapor cooling system) ซ� งระบบน� เปนการกล�นน� าใหกลายเปน

ไอ มาไหลเวยนรอบ ๆ กระบอกหมสกรและมการ ควบแนนกลบโดยสามารถควบคมอณหภมไดด

ดงแสดงในรปท� 2.Cj

รปท� 2.27 การหลอเยนดวยไอ (Rauwendaal (�ll�))

- การใหความรอนและการหลอเยนกบสกร

พ�นผวของสกรถอเปนพ�นท�แลกเปล�ยนความรอนท�สาคญมากอนหน� งนอกเหนอจากพ�นท�ท�อย

ระหวางกระบอกหมสกรกบพอลเมอร (ซ� งม f[% ของพ�นผวสมผสระหวางพอลเมอรและโลหะ)

ระบบการใหความรอนและการหลอเยนของสกรตางไปจากระบบการใหความรอนและการหลอเยน

ของกระบอกหมสกรตรงท�สกรมการเคล�อนท� เพราะฉะน�น หนวยท�จะเอามาตอตองหมนไปดวยได

ตวอยางของการหลอเยนในสกร เชน การเจาะทอทองแดงเขาไปในแกนสกรแลวตอเขากบน� า (รปท�

2.28)

Page 32: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 67

รปท� 2.28 การหลอเยนในสกร (Rauwendaal (199<))

Page 33: บทที 2 ฮาร์ดแวร์ของเครืองอัดรีดeng.sut.ac.th/polymer/2015/newversion/administrator/...ความเร วจากจ ดต

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร ส อ น ร า ย ว ช า ก ร ะ บ ว น ก า ร ข � น ร ป พ อ ล เ ม อ ร � หนา 68

คาถามทายบทท� 2

E. คา B-10 life ของเคร�องอดรดหมายถงอะไรและมความสาคญอยางไร C. การหลอเยนในเคร�องอดรดจาเปนตองมในบรเวณใดบาง เพราะเหตใด 3. กรวยเตมสารและคอสงท�ดมลกษณะอยางไร �. หนาท�ของแผนเบรกเกอรและชดของแผนกรองคออะไร f. อปกรณท�เรยกวา “gear box” มไวใชทาอะไร