Hogyan működik a laboratóriumi extruder?
A laboratóriumi extruder alapvető eszköz a kutatás, fejlesztés és kisméretű termelés területén a különféle iparágakban, ideértve a polimer tudományt, az élelmiszer-feldolgozást, a gyógyszereket és az orvostechnikai eszközök gyártását. Ez lehetővé teszi a tudósok és a mérnökök számára, hogy kísérletezzenek új anyagokkal és teszteljék a prototípusokat anélkül, hogy nagyszabású ipari berendezésekre lenne szükség. A laboratóriumi extruder belső működésének megértése elengedhetetlen az anyagfejlesztésben és a folyamat optimalizálásában részt vevők számára.
Ebben a cikkben megvizsgáljuk a A laboratóriumi extruder , hogyan működik, az extrudálás lépésről lépésre, és hogy a paraméterek, például a hőmérséklet, a nyomás és a csavar kialakítása befolyásolja a feldolgozott anyagot.
Mi az a laboratóriumi extruder?
Mielőtt belemerülne a laboratóriumi extruder működésébe, fontos megérteni, mi az. A laboratóriumi extruder egy ipari extruder kompakt változata, amelyet olyan anyagok feldolgozására használnak, mint a polimerek, műanyagok, gumi, élelmiszer -összetevők és még a gyógyszerek. Általában laboratóriumi környezetben alkalmazzák, ahol kis méretű, nagy pontosságú kísérleteket végeznek az anyagtulajdonságok optimalizálására, a prototípusok kidolgozására és az új készítmények tesztelésére.
A laboratóriumi extrudereket úgy tervezték, hogy viszonylag kis mennyiségű anyagot kezeljenek, általában néhány kilogramm / óra tartományban, így ideálisak K + F célokra. Ezek sokoldalú gépek, amelyek széles körű anyagok feldolgozására képesek, beleértve a hőre lágyuló műanyagokat, a hőszerelvényeket és a biológiailag lebontható polimereket, és a polimer összetételétől az élelmiszer -termékek fejlesztéséig alkalmazzák.
A laboratóriumi extruder alapvető alkotóelemei
A laboratóriumi extruder működésének megértéséhez először meg kell ismerkednie a fő alkotóelemeivel. Ezek az alkatrészek egyhangúan működnek a nyersanyagok feldolgozásában és a kívánt formává vagy formává alakítva. Itt vannak egy tipikus laboratóriumi extruder kulcsfontosságú részei:
1. Takarmányreszelő
A takarmány -garat az, ahol a nyersanyagot vezetik be az extruderbe. Az anyag pellet, por vagy akár folyadék formájában lehet, a feldolgozott anyag típusától függően. A garat biztosítja, hogy az anyagot következetesen és ellenőrzött sebességgel táplálják az extruderbe.
2. Csavaros és hordó
A csavar és a hordó szerelvény az extruder magja. A csavar, amelyet gyakran 'extruder csavarnak, ' -nek neveznek, egy forgó spirális alkatrész, amely az anyagot a hordón keresztül mozgatja. A hordó egy hengeres kamra, amelyben a csavart tartalmazza, és elsődleges funkciója az, hogy az anyagot fűtéssel és feldolgozással vezesse és tartalmazza.
A csavarnak számos repülése (vagy szakasz) van, amelyeket különféle funkciók elvégzésére terveztek, például az anyag szállítására, olvadására, keverésére és nyomás alá helyezésére. Amint a csavar forog, mechanikai energiát alkalmaz az anyagra, ami felmelegszik és a szerszám felé áramlik.
3. Fűtőberendezések és hőmérséklet -szabályozó rendszer
A laboratóriumi extrudálók egyik legfontosabb jellemzője az anyag hőmérsékletének ellenőrzése a feldolgozás során. Az elektromos fűtőberendezéseket általában a hordó körül helyezik, hogy fenntartsák a következetes hőmérsékletet. A hő lágyítja vagy megolvad az anyagot, megkönnyítve a manipulációt és az alakját.
A hőmérséklet -érzékelőket és a vezérlőket a hőmérséklet megfigyelésére és beállítására használják a hordó mentén lévő különböző pontokon. A megfelelő hőmérséklet fenntartása kritikus jelentőségű a kívánt anyag tulajdonságainak elérése érdekében, mivel a különböző anyagok speciális hőmérsékleti követelményekkel rendelkeznek az optimális feldolgozáshoz.
4. Meghal
A szerszám az az alkotóelem, amelyen keresztül az anyag kilép az extruderből. Általában fémből készül, és egy speciális formájú vagy formájú, amely diktálja a végtermék geometriáját. A szerszámok sokféle formájúak, például lapok, filmek, csövek vagy szálak, a kívánt kimenettől függően.
A laboratóriumi extrudálókban a halál könnyen felcserélhető, hogy kísérletezzen különböző formákkal és méretekkel. Az anyagot nyomás alatt a szerszámon keresztül kényszerítik, és alakját a Die konfigurációja határozza meg.
5. Motor- és meghajtó rendszer
A motor felelős a csavar forgatásáért és az extrudálási folyamat vezetéséért. A motor sebességét beállíthatjuk a csavar forgási sebességének szabályozására, ami viszont befolyásolja az anyag áramlási sebességét. A motor- és meghajtó rendszer biztosítja a szükséges nyomatékot is a feldolgozott anyag ellenállásának leküzdéséhez.
6. Irányító rendszer
A laboratóriumi extruder vezérlőrendszere felelős a különféle feldolgozási paraméterek megfigyeléséért és beállításáért, ideértve a hőmérsékletet, a nyomást, a csavarsebességet és az anyagáramlási sebességet. Ez a rendszer lehetővé teszi a kezelő számára, hogy pontos irányítást tartson az extrudálási folyamat felett, és valós időben végezzen beállítást az anyag tulajdonságainak optimalizálása érdekében.
Az extrudálási folyamat: lépésről lépésre
Most, hogy felvázoltuk a kulcsfontosságú összetevőket, nézzük meg közelebbről, hogyan bontakozik ki az extrudálási folyamat egy laboratóriumi extruderben.
1. lépés: A nyersanyag betöltése
A folyamat úgy kezdődik, hogy a nyersanyagot betölti a takarmány -garatba. Az anyag pellet, por vagy pehely formájában lehet, a kémiai összetételétől és a kívánt végterméktől függően. A betöltés után az anyag elkezdi áramolni a hordóba, ahol feldolgozzák.
2. lépés: Az anyag melegítése
Ahogy az anyag áthalad a hordón, a külső fűtőberendezések révén hőnek van kitéve. A fűtési eljárás lágyítja vagy megolvad az anyagot, ezáltal tenyészthetőbbé és könnyebben formázhatóvá válik. Bizonyos esetekben egy hűtőrendszer is felhasználható a hőmérséklet szabályozására és a túlmelegedés megelőzésére, különösen az érzékeny anyagok esetében.
A hőmérséklet -szabályozó rendszer biztosítja, hogy az anyag elérje az optimális feldolgozási hőmérsékletet, amely a felhasznált anyagtól függően változik. Például a hőre lágyuló műanyagok általában 150 ° C és 250 ° C közötti hőmérsékletet igényelnek, míg az élelmiszer -összetevőknek alacsonyabb feldolgozási hőmérsékletet igényelhetnek.
3. lépés: Az anyag továbbítása és keverése
Miután az anyagot kellően felmelegítették, a forgó csavar elkezdi továbbadni a hordón keresztül. Ahogy a csavar forog, olyan nyíróerőket hoz létre, amelyek összekeverik az anyagot, biztosítva a hő és a nyomás egyenletes eloszlását. A csavar mechanikus energiát is alkalmaz az anyagra, ami elősegíti a tovább olvadást és keverését.
Néhány laboratóriumi extruderben a csavart különböző zónákkal tervezték, mindegyik egy adott funkciót szolgál:
Táplálási zóna : Ha az anyagot kezdetben a hordóba rakják és továbbítják.
Kompressziós zóna : Ha az anyagot felmelegítik és tömörítik, olvadáshoz vezet.
Mérési zóna : Ha az anyagot összekeverik és homogenizálják, előkészítve azt a szerszámon keresztül történő extrudálásra.
A csavar kialakítása kritikus fontosságú az extrudálási folyamat hatékonyságához, mivel meghatározza, hogy az anyag mennyire keveredik, melegíti és továbbítja.
4. lépés: Az anyag kialakítása
Ahogy az anyag a szerszám felé mozog, felmelegítették, összekeverték és a megfelelő konzisztencia érdekében nyomást gyakoroltak. A szerszám az, ahol az anyag veszi a végső alakját. A hordóban lévő nyomás az anyagot a szerszámon keresztül kényszeríti, amelynek különféle formájú lehet, mint például egy lap, film vagy cső, a tervezett alkalmazástól függően.
A szerszám kialakítása kritikus, mivel meghatározza az extrudált anyag áramlási sebességét és alakját. A laboratóriumi extrudálók gyakran cserélhető meghalásokkal érkeznek, lehetővé téve az operátorok számára, hogy kísérletezzenek a különböző formákkal és geometriákkal.
5. lépés: Hűtés és megszilárdulás
Amint az anyag kilép a szerszámból, gyorsan lehűlt, hogy megszilárdítsa alakját. Ez a hűtési folyamat léghűtéssel, vízfürdőn vagy más hűtőrendszerrel érhető el, az anyagtól és a kívánt végterméktől függően.
A hőre lágyuló anyagok esetében a gyors hűtés elengedhetetlen az anyag alakjának megőrzéséhez és annak deformációjának megakadályozásához. Egyes esetekben a hűtés utáni kezelések, például nyújtás vagy rajz felhasználhatók az anyag mechanikai tulajdonságainak javítására.
6. lépés: Az extrudátum vágása vagy gyűjtése
Hűtés után az extrudált anyagot általában kisebb részekre vágják, vagy az alkalmazástól függően folyamatos szálként gyűjtik. Műanyag fóliák esetén az extrudált anyagot tekercsre lehet feltenni. Más anyagok, például pellet esetében az extrudátot gyakran kicsi, egységes darabokra vágják további feldolgozáshoz vagy teszteléshez.
Legfontosabb paraméterek, amelyek befolyásolják az extrudálási folyamatot
Számos tényező befolyásolja az extrudálási folyamat eredményét. Ezeknek a paramétereknek a beállításával az operátorok finomíthatják az anyag tulajdonságait és elérhetik a kívánt eredményeket.
1. Hőmérsékleti szabályozás
A hordó belsejében lévő hőmérséklet az extrudálás egyik legfontosabb tényezője. A különböző anyagok speciális hőmérsékleti követelményekkel rendelkeznek az optimális feldolgozáshoz. Ha a hőmérséklet túl magas, akkor lebomlást vagy nem kívánt kémiai reakciókat okozhat. Ezzel szemben, ha a hőmérséklet túl alacsony, akkor az anyag nem áramlik megfelelően, vagy túlságosan merev maradhat ahhoz, hogy alakítsa.
2. Csavarsebesség
A csavarsebesség befolyásolja az anyag tartózkodási idejét a hordóban, ami viszont befolyásolja annak olvadását és keverését. A magasabb csavarsebesség általában gyorsabb feldolgozási időket eredményez, de magasabb nyíróerőkhöz is vezethet, amelyek befolyásolhatják az anyag tulajdonságait. A csavarsebesség beállítása lehetővé teszi a kezelők számára, hogy szabályozzák az áramlási sebességet, és elérjék a kívánt textúrát és következetességet.
3. Nyomás
A hordóban lévő nyomást az anyag viszkozitása, csavarsebessége és a szerszámon tapasztalt ellenállás határozza meg. A nagy nyomás jobb keveréshez és magasabb minőségű extrudátumokhoz vezethet, de a gép túlzott kopását is eredményezheti. A megfelelő nyomásszabályozás biztosítja, hogy az anyag hatékonyan átfolyjon a rendszeren anélkül, hogy akadályokat vagy károsodást okozna.
4. Csavaros kialakítás
A csavar kialakítása elengedhetetlen az anyag megfelelő keverésének, melegítésének és továbbításának biztosításához. Különböző csavarok, például egy csavarok, ikercsavarok vagy együtt forgó csavarok különböző fokú nyírási és keverési képességeket biztosítanak. A csavar kialakítását az adott anyaghoz és a kívánt végtulajdonságokhoz kell igazítani.
Következtetés
A laboratóriumi extruder hő, nyomás és mechanikai energia felhasználásával működik a nyersanyagok feldolgozásához a kívánt formákba és formákba. A paraméterek, például a hőmérséklet, a csavarsebesség és a nyomás beállításával a kutatók és a gyártók finomhangolhatják az extrudálási folyamatot
Konkrét anyagtulajdonságok elérése. Ez a rugalmasság miatt a laboratóriumi extrudálók nélkülözhetetlen eszközök az anyagtudományban, a K + F-ben és a kisméretű termelésben a különféle iparágakban.
A laboratóriumi extruder működésének megértése elengedhetetlen az anyagfejlesztésben részt vevő személyek számára, mivel ez lehetővé teszi számukra a folyamatok optimalizálását, a prototípusok létrehozását és az új készítményeket pontossággal és vezérléssel. Akár a polimer kutatás, az élelmiszer -feldolgozás vagy az orvostechnikai eszközök gyártása területén, a Lab Extruder kulcsszerepet játszik a technológia és az innováció előmozdításában.
