ผสอนปฎบตการ รศ.ดร.ยพาพร รกสกลพวฒน

ปฎบตการท� � โครงสรางของสกรเด�ยว

สกรถอเปนหวใจของเคร�องอดรด การหมนของสกรจะทาใหเกด

1. การลาเลยงวสดไปขางหนา

2. การเฉอนพอลเมอรทาใหเกดความรอนกบพอลเมอรซ� งจะทาใหวสดหลอมเปนเน,อเดยวกน

สกร ในความหมายงาย ๆ จะใชเรยกแทงทรงกระบอกท�มเสนผานศนยกลางท�เปล�ยนแปรไดและมสน สกร

(flight) ซ� งมลกษณะเปนเกลยวหมรอบ ๆ โดยท�เสนผานศนยกลางภายนอก (outside screw diameter) ซ� งวดจาก

ยอดของสนสกรตวหน�งไปยงอกตวหน�งจะคงท� สวนตางๆของสกร แสดงในรปท� 1

รปท� � ช�อเรยกสวนตางๆของ single-stage extruder screw (Rauwendaal (1994))

สกรในเคร�องอดรดจะมการออกแบบไดหลายลกษณะ แตโครงสรางพ,นฐาน มกจะแบงออกไดเปน 3 บรเวณท�

แตกตางกน(รปท� L ) ไดแก

1. สวนปอนสงสาร (Feeding section)

2. สวนกดอด (Compression or transition or plasticating section)

3. สวนสงรด (Metering section)

รปท� = สกรของเคร�องอดรด (Cantor (2006))

1. สวนปอนสงสาร (Feeding section)

ในบรเวณน, สกรจะมสนสกร(flight) ท�มความลกมากท�สดเม�อเทยบกบสวนอ�นๆ และวสดในบรเวณน,

สวนใหญจะยงคงอยในสถานะของแขง

2. สวนกดอด (Compression or transition or plasticating section)

สนสกรในบรเวณน,จะมความลกลดลงเปนเสนตรงจากสวนปอนสงสารไปจนถงสวนสงรด วสดในบรเวณ

น,จะถกเปล�ยนจากสถานะของแขงไปเปนพอลเมอรหลอม

3. สวนสงรด (Metering section)

ในบรเวณน, สนสกรจะมความต,นมากท�สดเม�อเทยบกบสวนอ�นๆ พอลเมอรหลอมจากสวนกดอดจะถก

ลาเลยงมาท�บรเวณน, เพ�อสงเขาหวอดรดตอไป

คาสาคญท�นยมใชในการบอกถงลกษณะสกร คอ คาอตราสวนกดอด (compression ratio)

รปท� H ความยาวในแตละสวนของสกรของเคร�องอดรด (Gile (2005)

คาของอตราสวนกดอดท�ใชโดยท�วไปอยในชวง L:1 ถง 4:1 ข,นกบชนดและสมบตของพอลเมอรท�ใช ตวอยาง

แสดงในตารางท� U

ตารางท� � คาอตราสวนกดอดของสกรในชวงตางๆกบชนดของพลาสตก(Rosato (1998))

สกรมการออกแบบเพ�อวตถประสงคการใชงานไดหลายลกษณะดงตวอยางในรปท� V

วตถประสงค

เพ�อศกษาโครงสรางและลกษณะของสกรรปแบบตางๆ

วธการทดลอง

U. สกรในปฎบตการน, จะมดวยกน Y แบบ คอ A B และ C

2. ศกษาลกษณะของสกรท,ง Y แบบและบรรยายความแตกตาง และลกษณะการนาไปใชงาน

Y. เลอกสกรท�เปน standard screw ใหนกศกษาวดความยาวของสกร เสนผาศนยกลาง หาอตราสวนระหวาง

เสนผาศนยกลาง และความยาวของสกร ( length – to-diameter ratio หรอ L/D)

4. วด flight depth ตลอดความยาวสกรและหาคาอตราสวนกดอด (compression ratio) วดความยาวของ feeding

compression และ metering section

a. หา helix angle, pitch, flight width

คาถามทายการทดลอง

U. สกรท,ง Y แบบน, มช�อเรยกวาอะไร

L. สกรท�ใชในขอ Y ม compression ratio อยในชวงต�า กลาง หรอสง

ปฎบตการท� = เคร�องอดรดแบบสกรเด�ยว

เคร�องอดรดแบบสกรเด�ยวท�ใชอยกนโดยท�วไปเปนประเภท plasticating extruders ซ� งหมายถง

เคร�องอดรดท�ใสวสดเร�มตนในสถานะของแขงเขาไปและทาใหเกดการหลอมในเคร�องอดรด แลวสงพอล

เมอรหลอมไปยงหวอดรด (die)

เคร�องอดรดชนดน, มความสาคญมากท�สดเน�องจากมราคาคอนขางต�าเม�อเทยบกบเคร�องอดรดชนด

อ�นๆ และมการออกแบบไมยงยากและซบซอน โดยมความแขงแรงทนทานและเช�อถอได นอกจากน,ยงม

อตราสวนระหวางประสทธภาพกบราคาท�นาพงพอใจ

องคประกอบหลกของเคร�องอดรด แสดงในรปท� L.U

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

กลไกท�เกดขSนในเคร�องอดรดแบบสกรเด�ยว

เม�อวสดซ� งถกใสผานกรวยเตมสารตกลงมายงกระบอกหมสกรน,น วสดจะอยระหวางชองวาง

ระหวางสกรและกระบอกหมสกร ซ� งจะลอมรอบโดยสนสกร ท,งขางหนา ขางหลง ซ� งชองวางบรเวณน, เรา

เรยกวา ชองสกร (screw channel) เน�องจากในขณะน,นสกรจะมการหมนไปเร�อย ๆ ในขณะท�กระบอกหม

สกรจะอยน�งไมมการเคล�อนท� ดงน,นจะมแรงเสยดทานกระทากบวสดจากกระบอกหมสกรและสกร ซ� งแรง

เสยดทานน, เองจะเปนตวการสาคญในการสงถายวสดไปขางหนาตราบเทาท�วสดยงอยในลกษณะของแขง

เม�อวสดถกผลกดนใหเคล�อนท�ไปขางหนาโดยแรงเสยดทานน,นแลวกจะมความรอนเกดข,น ซ� งเปน

ผลมาจาก

1. ความรอนท�เกดข,นจากการเสยดทาน (Frictional heat generation)

2. ความรอนซ�งเกดข,นจากการนาความรอนจากแผนใหความรอนท�อยท�กระบอกหมสกรดงน,น

เม�อวสดเคล�อนท�ไปขางหนามากข,น ปรมาณของพอลเมอรในสถานะของแขงกจะคอย ๆ ลดลง

จนเปนศนย ท�บรเวณปลายของสวนกดอดและเขาสสวนสดทายคอ สวนสงรดเพ�อปdมวสดเขาส

หวฉดเพ�อข,นใหเปนรปรางท�ตองการ

วตถประสงค

U. เพ�อศกษาการทางานของเคร�องอดรดแบบสกรเด�ยว

L. เพ�อศกษาผลของการความเรวรอบสกรตออตราการผลต

วธการทดลอง

U. ต,งคาอณหภมท� die 180 oC แลวลดลงโซนละ a oC

2. รอจนอณหภมคงท� เร�มทาการอดรดพอลเมอรหลอมโดยการปรบความเรวรอบของสกรจาก 0 ไปถง Lg rpm

วดอณหภมพอลเมอรหลอมโดยใช thermocoupleบนทกอณภม

บนทกลกษณะของพอลเมอรหลอมท�ไหลออกมา ตดพอลเมอรหลอมท�ไหลออกมา พรอมจบเวลา ช�งน,าหนก วด

ขนาดเสนผานศนยกลาง หาคา mass flow rate และ die swell ratio

Y. เปล�ยนความเรวรอบของสกรเปน Vg ทาซ, าขอ L

V. เปล�ยนความเรวรอบของสกรเปน hg ทาซ, าขอ L

คาถามทายการทดลอง

U. ความเรวรอบของสกรมผลตอ output rate หรอไม อยางไร

L. ลกษณะของพอลเมอรหลอมท�ไหลผาน die เปล�ยนไปหรอไมเม�อเพ�มความเรวรอบของสกร