एक लैब एक्सट्रूडर कैसे काम करता है?
एक लैब एक्सट्रूडर विभिन्न उद्योगों में अनुसंधान, विकास और छोटे पैमाने पर उत्पादन में एक आवश्यक उपकरण है, जिसमें बहुलक विज्ञान, खाद्य प्रसंस्करण, फार्मास्यूटिकल्स और चिकित्सा उपकरण निर्माण शामिल हैं। यह वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को बड़े पैमाने पर औद्योगिक उपकरणों की आवश्यकता के बिना नई सामग्रियों और परीक्षण प्रोटोटाइप के साथ प्रयोग करने की अनुमति देता है। एक लैब एक्सट्रूडर के आंतरिक कामकाज को समझना सामग्री विकास और प्रक्रिया अनुकूलन में शामिल लोगों के लिए महत्वपूर्ण है।
इस लेख में, हम मूल घटकों का पता लगाएंगे एक लैब एक्सट्रूडर , यह कैसे संचालित होता है, एक्सट्रूज़न की चरण-दर-चरण प्रक्रिया, और तापमान, दबाव और स्क्रू डिज़ाइन जैसे पैरामीटर कैसे संसाधित की जा रही सामग्री को प्रभावित करते हैं।
एक लैब एक्सट्रूडर क्या है?
एक लैब एक्सट्रूडर कैसे काम करता है, इस बारे में बताने से पहले, यह समझना महत्वपूर्ण है कि यह क्या है। एक लैब एक्सट्रूडर एक औद्योगिक एक्सट्रूडर का एक कॉम्पैक्ट संस्करण है जिसका उपयोग पॉलिमर, प्लास्टिक, घिसने वाले, खाद्य सामग्री और यहां तक कि फार्मास्यूटिकल्स जैसी सामग्री को संसाधित करने के लिए किया जाता है। यह आमतौर पर प्रयोगशाला सेटिंग्स में नियोजित किया जाता है जहां भौतिक गुणों को अनुकूलित करने, प्रोटोटाइप विकसित करने और नए योगों का परीक्षण करने के लिए छोटे पैमाने पर, उच्च-सटीक प्रयोग किए जाते हैं।
लैब एक्सट्रूडर को अपेक्षाकृत छोटे संस्करणों को संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया है, आमतौर पर प्रति घंटे कुछ किलोग्राम की सीमा में, उन्हें आर एंड डी उद्देश्यों के लिए आदर्श बनाता है। वे बहुमुखी मशीनें हैं जो थर्माप्लास्टिक, थर्मोसेट और बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर सहित सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला को संसाधित करने में सक्षम हैं, और पॉलिमर कंपाउंडिंग से लेकर खाद्य उत्पाद विकास तक के अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।
एक लैब एक्सट्रूडर के मूल घटक
यह समझने के लिए कि एक लैब एक्सट्रूडर कैसे काम करता है, पहले अपने मुख्य घटकों के साथ खुद को परिचित करना आवश्यक है। ये घटक कच्चे माल को संसाधित करने और उन्हें वांछित आकार या रूप में बदलने के लिए एकजुट रूप से काम करते हैं। यहाँ एक विशिष्ट लैब एक्सट्रूडर के प्रमुख भाग हैं:
1. फ़ीड कूदनेवाला
फ़ीड हॉपर वह जगह है जहां कच्चे माल को एक्सट्रूडर में पेश किया जाता है। सामग्री छर्रों, पाउडर, या यहां तक कि तरल पदार्थों के रूप में हो सकती है, जो संसाधित की जा रही सामग्री के प्रकार के आधार पर हो सकती है। हॉपर यह सुनिश्चित करता है कि सामग्री को एक्सट्रूडर में लगातार और नियंत्रित दर पर खिलाया जाता है।
2. पेंच और बैरल
स्क्रू और बैरल असेंबली एक्सट्रूडर का मूल है। स्क्रू, जिसे अक्सर 'एक्सट्रूडर स्क्रू के रूप में संदर्भित किया जाता है, ' एक घूर्णन पेचदार घटक है जो बैरल के माध्यम से सामग्री को स्थानांतरित करता है। बैरल एक बेलनाकार कक्ष है जो पेंच को घर देता है, और इसका प्राथमिक कार्य सामग्री को गाइड करना और समाहित करना है क्योंकि यह गर्म और संसाधित होता है।
स्क्रू में कई उड़ानें (या खंड) हैं, जो विभिन्न कार्यों को करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जैसे कि सामग्री को व्यक्त करना, पिघलना, मिश्रण करना और दबाव बनाना। जैसे -जैसे पेंच घूमता है, यह सामग्री पर यांत्रिक ऊर्जा लागू करता है, जिससे यह गर्म हो जाता है और मरने की ओर प्रवाहित होता है।
3. हीटर और तापमान नियंत्रण तंत्र
लैब एक्सट्रूडर की एक प्रमुख विशेषता प्रसंस्करण के दौरान सामग्री के तापमान को नियंत्रित करने की उनकी क्षमता है। लगातार तापमान बनाए रखने के लिए इलेक्ट्रिक हीटरों को आमतौर पर बैरल के चारों ओर रखा जाता है। गर्मी नरम हो जाती है या सामग्री को पिघला देती है, जिससे हेरफेर और आकार देना आसान हो जाता है।
तापमान सेंसर और नियंत्रक का उपयोग बैरल के साथ विभिन्न बिंदुओं पर तापमान की निगरानी और समायोजित करने के लिए किया जाता है। वांछित भौतिक गुणों को प्राप्त करने के लिए सही तापमान बनाए रखना महत्वपूर्ण है, क्योंकि विभिन्न सामग्रियों में इष्टतम प्रसंस्करण के लिए विशिष्ट तापमान आवश्यकताएं होती हैं।
4. मरना
डाई वह घटक है जिसके माध्यम से सामग्री एक्सट्रूडर से बाहर निकलती है। यह आमतौर पर धातु से बना होता है और इसमें एक विशिष्ट आकार या रूप होता है जो अंतिम उत्पाद की ज्यामिति को निर्धारित करता है। मरता कई अलग -अलग आकृतियों में आता है, जैसे कि चादरें, फिल्में, ट्यूब, या फिलामेंट्स, वांछित आउटपुट के आधार पर।
लैब एक्सट्रूडर में, मरने को विभिन्न आकारों और आकारों के साथ प्रयोग करने के लिए आसानी से स्वैप किया जा सकता है। सामग्री को दबाव में मरने के माध्यम से मजबूर किया जाता है, और इसका आकार डाई के कॉन्फ़िगरेशन द्वारा निर्धारित किया जाता है।
5. मोटर और ड्राइव प्रणाली
मोटर स्क्रू को घुमाने और एक्सट्रूज़न प्रक्रिया को चलाने के लिए जिम्मेदार है। स्क्रू की घूर्णी गति को नियंत्रित करने के लिए मोटर की गति को समायोजित किया जा सकता है, जो बदले में सामग्री के प्रवाह दर को प्रभावित करता है। मोटर और ड्राइव सिस्टम भी संसाधित होने वाली सामग्री के प्रतिरोध को दूर करने के लिए आवश्यक टोक़ प्रदान करता है।
6. नियंत्रण प्रणाली
एक प्रयोगशाला एक्सट्रूडर का नियंत्रण प्रणाली विभिन्न प्रसंस्करण मापदंडों की निगरानी और समायोजन के लिए जिम्मेदार है, जिसमें तापमान, दबाव, पेंच की गति और सामग्री प्रवाह दर शामिल हैं। यह प्रणाली ऑपरेटर को एक्सट्रूज़न प्रक्रिया पर सटीक नियंत्रण बनाए रखने और भौतिक गुणों को अनुकूलित करने के लिए वास्तविक समय में समायोजन करने की अनुमति देती है।
एक्सट्रूज़न प्रक्रिया: चरण-दर-चरण
अब जब हमने प्रमुख घटकों को रेखांकित किया है, तो आइए एक नज़र डालते हैं कि एक्सट्रूज़न प्रक्रिया एक लैब एक्सट्रूडर के अंदर कैसे सामने आती है।
चरण 1: कच्चे माल को लोड करना
कच्चे माल को फ़ीड हॉपर में लोड करके प्रक्रिया शुरू होती है। सामग्री इसकी रासायनिक संरचना और वांछित अंत उत्पाद के आधार पर छर्रों, पाउडर या गुच्छे के रूप में हो सकती है। एक बार लोड होने के बाद, सामग्री बैरल में प्रवाहित होने लगती है, जहां इसे संसाधित किया जाएगा।
चरण 2: सामग्री को गर्म करना
जैसा कि सामग्री बैरल के माध्यम से चलती है, यह बाहरी हीटरों के माध्यम से गर्मी के लिए उजागर होता है। हीटिंग प्रक्रिया सामग्री को नरम या पिघला देती है, जिससे यह अधिक निंदनीय और आकार में आसान हो जाता है। कुछ मामलों में, एक शीतलन प्रणाली का उपयोग तापमान को विनियमित करने और ओवरहीटिंग को रोकने के लिए भी किया जा सकता है, विशेष रूप से संवेदनशील सामग्री के लिए।
तापमान नियंत्रण प्रणाली यह सुनिश्चित करती है कि सामग्री इष्टतम प्रसंस्करण तापमान तक पहुंचती है, जो उपयोग की जा रही सामग्री के आधार पर भिन्न होती है। उदाहरण के लिए, थर्माप्लास्टिक में आमतौर पर 150 ° C और 250 ° C के बीच तापमान की आवश्यकता होती है, जबकि खाद्य सामग्री को कम प्रसंस्करण तापमान की आवश्यकता हो सकती है।
चरण 3: सामग्री को व्यक्त करना और मिश्रण करना
एक बार जब सामग्री पर्याप्त रूप से गर्म हो जाती है, तो घूर्णन पेंच बैरल के माध्यम से इसे व्यक्त करना शुरू कर देता है। जैसे ही पेंच घूमता है, यह कतरनी बल बनाता है जो सामग्री को मिलाते हैं, गर्मी और दबाव के समान वितरण को सुनिश्चित करते हैं। स्क्रू सामग्री पर यांत्रिक ऊर्जा भी लागू करता है, जो इसे और अधिक पिघलाने और मिश्रण करने में मदद करता है।
कुछ लैब एक्सट्रूडर में, स्क्रू को अलग -अलग क्षेत्रों के साथ डिज़ाइन किया गया है, प्रत्येक एक विशिष्ट फ़ंक्शन की सेवा करता है:
फ़ीड ज़ोन : जहां सामग्री को शुरू में बैरल में लोड किया जाता है और व्यक्त किया जाता है।
संपीड़न क्षेत्र : जहां सामग्री को गर्म और संकुचित किया जाता है, जिससे पिघलने के लिए अग्रणी होता है।
पैमाइश ज़ोन : जहां सामग्री मिश्रित और समरूप है, इसे मरने के माध्यम से एक्सट्रूज़न के लिए तैयार करता है।
स्क्रू डिज़ाइन एक्सट्रूज़न प्रक्रिया की दक्षता के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह निर्धारित करता है कि सामग्री कितनी अच्छी तरह से मिश्रित है, गर्म है, और अवगत कराया गया है।
चरण 4: सामग्री को आकार देना
जैसे ही सामग्री मरने की ओर बढ़ती है, इसे गर्म, मिश्रित और सही स्थिरता पर दबाव डाला गया है। मरना वह जगह है जहां सामग्री अपने अंतिम आकार में ले जाती है। बैरल के भीतर का दबाव मरने के माध्यम से सामग्री को मजबूर करता है, जिसमें विभिन्न प्रकार के आकार हो सकते हैं जैसे कि एक शीट, फिल्म, या ट्यूब, जो इच्छित अनुप्रयोग के आधार पर होता है।
डाई डिज़ाइन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रवाह दर और एक्सट्रूडेड सामग्री के आकार को निर्धारित करता है। लैब एक्सट्रूडर अक्सर विनिमेय मरने के साथ आते हैं, जिससे ऑपरेटरों को विभिन्न रूपों और ज्यामिति के साथ प्रयोग करने की अनुमति मिलती है।
चरण 5: शीतलन और जमना
एक बार जब सामग्री मरने से बाहर निकल जाती है, तो अपने आकार को ठोस करने के लिए तेजी से ठंडा हो जाता है। यह शीतलन प्रक्रिया सामग्री और वांछित अंत उत्पाद के आधार पर हवा के शीतलन, पानी के स्नान या अन्य शीतलन प्रणालियों के माध्यम से प्राप्त की जा सकती है।
थर्माप्लास्टिक सामग्रियों के लिए, सामग्री के आकार को संरक्षित करने और इसे विकृत करने से रोकने के लिए तेजी से शीतलन आवश्यक है। कुछ मामलों में, पोस्ट-कूलिंग उपचार, जैसे कि स्ट्रेचिंग या ड्राइंग, का उपयोग सामग्री के यांत्रिक गुणों को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है।
चरण 6: एक्सट्रूकेट को काटने या एकत्रित करना
ठंडा होने के बाद, एक्सट्रूडेड सामग्री को आमतौर पर छोटे वर्गों में काट दिया जाता है या आवेदन के आधार पर एक निरंतर स्ट्रैंड के रूप में एकत्र किया जाता है। प्लास्टिक की फिल्मों के मामले में, एक्सट्रूडेड सामग्री एक रोल पर घाव हो सकती है। छर्रों जैसे अन्य सामग्रियों के लिए, एक्सट्रूकेट को अक्सर आगे की प्रक्रिया या परीक्षण के लिए छोटे, समान टुकड़ों में काट दिया जाता है।
मुख्य पैरामीटर जो एक्सट्रूज़न प्रक्रिया को प्रभावित करते हैं
कई कारक एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के परिणाम को प्रभावित करते हैं। इन मापदंडों को समायोजित करके, ऑपरेटर भौतिक गुणों को ठीक कर सकते हैं और वांछित परिणाम प्राप्त कर सकते हैं।
1. तापमान नियंत्रण
बैरल के अंदर का तापमान एक्सट्रूज़न में सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है। विभिन्न सामग्रियों में इष्टतम प्रसंस्करण के लिए विशिष्ट तापमान आवश्यकताएं होती हैं। यदि तापमान बहुत अधिक है, तो यह गिरावट या अवांछित रासायनिक प्रतिक्रियाओं का कारण हो सकता है। इसके विपरीत, यदि तापमान बहुत कम है, तो सामग्री ठीक से नहीं बह सकती है या आकार के लिए बहुत कठोर रह सकती है।
2. पेंच की गति
स्क्रू की गति बैरल में सामग्री के निवास समय को प्रभावित करती है, जो बदले में इसके पिघलने और मिश्रण को प्रभावित करती है। उच्च स्क्रू की गति में आमतौर पर तेजी से प्रसंस्करण समय होता है, लेकिन उच्च कतरनी बल भी हो सकता है, जो भौतिक गुणों को प्रभावित कर सकता है। स्क्रू स्पीड को समायोजित करने से ऑपरेटरों को प्रवाह दर को नियंत्रित करने और वांछित बनावट और स्थिरता प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।
3. दबाव
बैरल के भीतर का दबाव सामग्री की चिपचिपाहट, पेंच की गति और मरने पर होने वाले प्रतिरोध से निर्धारित होता है। उच्च दबाव से बेहतर मिश्रण और उच्च-गुणवत्ता वाले एक्सट्रूडेट हो सकते हैं, लेकिन मशीन पर अत्यधिक पहनने के परिणामस्वरूप भी हो सकता है। उचित दबाव नियंत्रण यह सुनिश्चित करता है कि सामग्री को ब्लॉकेज या क्षति के बिना सिस्टम के माध्यम से कुशलता से बहती है।
4. पेंच डिजाइन
सामग्री के उचित मिश्रण, हीटिंग और संदेश को सुनिश्चित करने के लिए पेंच का डिजाइन महत्वपूर्ण है। अलग-अलग पेंच डिजाइन, जैसे कि सिंगल स्क्रू, ट्विन स्क्रू, या सह-घूर्णन शिकंजा, कतरनी और मिश्रण क्षमताओं की अलग-अलग डिग्री प्रदान करते हैं। स्क्रू डिज़ाइन को विशिष्ट सामग्री और वांछित अंत गुणों के अनुरूप होना चाहिए।
निष्कर्ष
एक लैब एक्सट्रूडर कच्चे माल को वांछित आकृतियों और रूपों में संसाधित करने के लिए गर्मी, दबाव और यांत्रिक ऊर्जा का उपयोग करके काम करता है। तापमान, पेंच की गति और दबाव जैसे मापदंडों को समायोजित करके, शोधकर्ता और निर्माता एक्सट्रूज़न प्रक्रिया को ठीक कर सकते हैं
विशिष्ट भौतिक गुणों को प्राप्त करें। यह लचीलापन विभिन्न उद्योगों में सामग्री विज्ञान, आर एंड डी और छोटे पैमाने पर उत्पादन में लैब एक्सट्रूडर को अपरिहार्य उपकरण बनाता है।
यह समझना कि एक लैब एक्सट्रूडर कैसे संचालित होता है, सामग्री विकास में शामिल किसी के लिए आवश्यक है, क्योंकि यह उन्हें प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने, प्रोटोटाइप बनाने और सटीक और नियंत्रण के साथ नए योगों का परीक्षण करने की अनुमति देता है। चाहे बहुलक अनुसंधान, खाद्य प्रसंस्करण, या चिकित्सा उपकरण निर्माण के क्षेत्र में, लैब एक्सट्रूडर प्रौद्योगिकी और नवाचार को आगे बढ़ाने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
