실험실 압출기는 재료, 특히 플라스틱, 고무 및 기타 폴리머의 개발, 연구 및 소규모 생산에 사용되는 특수 장비입니다. 산업 규모의 압출기와 달리, 실험실 압출기는 종종 실험 환경 또는 파일럿 프로젝트에서 작은 배치를 위해 설계되어 연구자들이 생산을 확장하기 전에 재료를 연구하고 최적화 할 수있게합니다. 실험실 압출기는 재료 과학, 생물 의학 연구, 식품 가공 등을 포함한 많은 산업에 필수적입니다.
이 기사에서는 실험실 압출기, 구성 요소, 작동 방식, 응용 프로그램 및 재료 개발을위한 중요한 도구 인 이유를 탐색 할 것입니다.
실험실 압출기 이해
압출기 란 무엇입니까?
핵심적으로 압출기는 다이 또는 곰팡이를 통해 재료를 만들어내는 데 사용되는 기계입니다. 압출 과정에는 특수 설계된 개구부를 통해 가열, 압력 및 강제 재료가 포함됩니다. 재료는 일반적으로 특정 모양 또는 제품의 형태로 상당한 변형을 겪습니다.
산업 압출기는 대량 생산을 위해 대량의 재료를 처리 할 수 있지만 실험실 압출기는 실험, 품질 관리 및 소규모 생산에 최적화됩니다. 이들은 과학자와 엔지니어가 대규모 생산에 들어가기 전에 새로운 재료, 프로세스 및 제조 방법을 테스트 할 수있는 연구 개발 (R & D) 실험실에 일반적으로 사용됩니다.
실험실 압출기의 구성 요소
실험실 압출기는 산업 대응 물보다 작지만 많은 유사한 구성 요소를 포함합니다. 실험실 압출기의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
피드 호퍼 : 이것은 원료 (종종 펠렛 또는 분말 형태)가 압출기에로드되는 곳입니다.
나사와 배럴 : 나사는 압출기의 핵심입니다. 동시에 가열하고 혼합하면서 배럴을 통해 재료를 회전시키고 움직입니다. 나사와 배럴의 설계에 따르면 재료가 얼마나 효율적으로 처리되는지가 결정됩니다.
히터 : 압출기에는 일반적으로 재료를 최적의 처리 온도로 가열하는 온도 제어 메커니즘이 있습니다. 이것은 압출을 위해 녹거나 연화되어야하는 플라스틱 및 고무와 같은 재료에 필수적입니다.
다이 : 다이는 압출기를 빠져 나갈 때 재료를 특정 형태로 형성하는 곰팡이입니다. 실험실 압출기는 종종 다른 모양과 크기를 실험하기 위해 교환 가능한 다이를 가지고 있습니다.
모터 및 구동 시스템 : 모터는 나사의 회전을 제어하여 시스템을 통한 재료의 흐름을 제어합니다.
제어 시스템 : 이것은 온도, 압력, 나사 속도 및 재료 흐름과 같은 매개 변수를 모니터링하고 조정하는 데 사용되는 디지털 인터페이스 및 센서로 구성됩니다.
실험실 압출기는 어떻게 작동합니까?
실험실 압출기의 기능은 원료를 원하는 제품으로 처리하는 데 필수적인 여러 단계로 분해 될 수 있습니다.
1 단계 : 재료를 먹이기
이 과정은 호퍼에 공급되는 원료로 시작됩니다. 물질은 세분화, 분말 또는 액체를 포함한 다양한 형태로 제공 될 수 있습니다. 실험실-규모의 압출에서, 그것은 일반적으로 가공 해야하는 중합체 또는 플라스틱 화합물이다.
2 단계 : 가열 및 용융
배럴 내부에 들어가면, 재료는 배럴 주위에 위치한 전기 히터를 통해 고열이 적용됩니다. 물질은 화학적 조성 및 원하는 특성에 기초하여 특정 온도로 가열된다. 대부분의 폴리머의 경우,이 온도 범위는 150 ° C에서 250 ° C (302 ° F ~ 482 ° F)입니다. 열은 재료를 부드럽게하여 흐르는 것이 더 쉽습니다.
3 단계 : 압축 및 혼합
나사가 배럴 내부로 회전함에 따라 재료는 압축 및 전단력 모두에 적용됩니다. 나사는 종종 재료를 골고루 밀고 섞고 녹이는 데 도움이되는 특정 그루브와 비행으로 설계됩니다. 물질은 점차적으로 다이를 향해 이동하여 점도와 온도에서 일관성을 유지합니다.
4 단계 : 다이를 통한 압출
재료가 제대로 가열되고 혼합되면, 다이를 통해 강제됩니다. 다이의 모양은 재료의 최종 형태를 결정합니다. 이것은 연속 시트, 필름, 필라멘트 또는 다른 원하는 형태 일 수 있습니다. 실험실 압출기에서는 교환 가능한 다이를 사용하여 운영자가 다양한 모양과 크기로 실험 할 수 있습니다.
5 단계 : 냉각 및 굳어짐
다이를 통과 한 후, 압출 된 물질은 일반적으로 수조 나 공기 냉각 시스템을 통해 빠르게 냉각됩니다. 이것은 재료를 굳히고 모양을 유지합니다. 이 시점에서 제품은 일반적으로 적용에 따라 작은 길이로 절단되거나 연속 가닥으로 수집됩니다.
Lab Extruders의 주요 응용 중 하나는 재료 과학 및 개발에 있습니다. 연구원들은 실험실 압출기를 사용하여 새로운 중합체 블렌드를 공식화하고 다양한 첨가제 (예 : 착색제, 필러 및 안정제)를 테스트하며 처리 조건을 최적화합니다. 압출 매개 변수를 정확하게 제어하는 능력은 다양한 산업에서 유용 할 수있는 새로운 재료를 생성 할 수 있습니다.
예를 들어, 실험실 압출기는 생분해 성 플라스틱, 의료 등급의 폴리머 또는 항공 우주 또는 자동차 산업에서 사용할 수있는 고성능 복합재의 개발에 사용됩니다. 실험실 압출기의 유연성은 또한 인장 강도, 유연성 및 내열성과 같은 재료의 특성을 미세 조정하는 데 도움이됩니다.
식품 가공
식품 산업에서 실험실 압출기는 간식, 시리얼, 파스타 및 애완 동물 사료와 같은 제품으로 성분을 처리하는 데 사용됩니다. 압출 매개 변수 (예 : 온도 및 나사 속도)를 조정함으로써 제조업체는 최종 제품의 질감, 일관성 및 영양가를 변경할 수 있습니다.
의료 및 제약 응용
실험실 압출기는 또한 의료 기기 및 제약 제품 개발에 중요한 역할을합니다. 이러한 응용 분야에서, 실험실 압출기는 제어 방출 약물 제형, 생체 적합성 중합체 및 의료 튜브와 같은 재료를 만드는 데 사용됩니다. 압출 과정을 제어하는 데있어 정밀도는 이러한 산업에서 필요한 엄격한 표준을 충족시키기 위해 필수적입니다.
중합체 블렌딩 및 복합
또 다른 주요 적용은 중합체 화합물입니다. 실험실 압출기는 다른 중합체, 첨가제 및 필러를 혼합하여 새로운 복합 재료를 생성하는 데 사용됩니다. 이들 화합물은 전도도, 강도 또는 환경 조건에 대한 내성과 같은 특정 특성에 대해 시험 될 수있다. 이는 전자 제품, 자동차 및 건축과 같은 산업을위한 재료를 만드는 데 특히 유용합니다.
실험실 압출기 사용의 이점
정밀도와 제어
실험실 압출기는 압출 과정에 대한 높은 정밀도와 제어를 제공합니다. 온도, 압력, 나사 속도 및 재료 흐름과 같은 매개 변수는 모두 압출 된 제품의 특성을 최적화하도록 조정할 수 있습니다. 이것은 재료의 특성을 미세 조정하는 것이 필수적인 R & D를위한 귀중한 도구입니다.
소규모 배치 생산
대규모 생산을 위해 설계된 산업 압출기와 달리 랩 압출기는 소규모 배치 처리에서 뛰어납니다. 이를 통해 회사는 프로토 타입을 만들고 테스트하고, 새로운 공식화를 실험하며, 산업 규모의 기계에 대한 대규모 투자 없이도 새로운 제품을 개발할 수 있습니다.
연구 비용 효과적입니다
실험실 압출기 작동 비용은 산업 압출기보다 훨씬 낮습니다. 이를 통해 재료를 테스트하고 개발해야하지만 산업 시스템에서 생산 된 대량은 필요하지 않은 연구 실험실 및 소규모 제조업체에게보다 비용 효율적인 옵션이됩니다.
다재
랩 압출기는 열가소성에서 식품 성분에 이르기까지 다양한 재료 및 제품 유형을 처리 할 수 있습니다. 다이를 전환하고 매개 변수를 조정하는 기능은 실험실 압출기가 다양한 응용 및 실험에 사용될 수 있음을 의미합니다.
결론
실험실 압출기는 재료 과학, R & D 및 소규모 생산 분야의 중요한 도구입니다. 실험을위한 통제 된 환경을 제공함으로써 연구원들은 산업 생산으로 확장하기 전에 새로운 재료를 테스트하고 프로세스를 최적화하며 혁신적인 제품을 개발할 수 있습니다.
식품 가공에서 폴리머 컴파운드에 이르기까지, 실험실 압출기는 고품질 제품을 만들기위한 정밀, 다양성 및 비용 효율적인 솔루션을 제공함으로써 다양한 산업에 서비스를 제공합니다. 새로운 재료와 기술이 계속 등장함에 따라, 재료의 혁신과 개발에서 실험실 압출기의 역할이 더욱 중요해질 것입니다.
실험실 압출기의 작동 방식과 광범위한 응용 프로그램을 이해함으로써 비즈니스 및 연구원은이 다재다능한 장비를 재료 개발 프로세스에 통합하는 방법에 대한 정보에 근거한 결정을 내릴 수 있습니다.
