Extrudering (teknologisk process)

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 5 februari 2021; kontroller kräver 7 redigeringar .

Extrusion (från senlatin  extrusio  "uttrycka") är en teknik för att tillverka produkter genom att tvinga en viskös smälta av ett material eller tjock pasta genom ett formningshål. Det används vanligtvis vid formning av polymerer (inklusive gummiblandningar , plaster , stärkelsehaltiga och proteinhaltiga blandningar), ferritprodukter (kärnor), såväl som i livsmedelsindustrin ( pasta , nudlar , majsstavar , etc.) genom att stansa de gjutna ämnena genom formningshålet på extruderns huvud . De två huvudsakliga fördelarna med denna process jämfört med andra tillverkningsprocesser är dess förmåga att skapa mycket komplexa tvärsnitt och bearbeta spröda material eftersom materialet endast utsätts för tryck- och skjuvtryck. Den bildar också delar med utmärkt ytkvalitet [1] . Extruderingsprocessen i metaller kan också öka hållfastheten i materialet. Extruderingsprodukterna benämns vanligen "extrudat".

Historik

1797 patenterade Joseph Bramah den första extruderingsprocessen för att tillverka rör av mjuka metaller. Det innebar att förvärma metallen och sedan trycka den genom en stans med en manuell kolv . 1820 tillämpade Thomas Burr denna process på blyrör med hjälp av en hydraulisk press (också uppfunnen av Joseph Bramah). På den tiden kallades processen "injektion" ( sprutning ). År 1894 utökade Alexander Dick extruderingsprocessen för koppar och mässingslegeringar [2] .

1990 uppfanns mikroformningsprocessen, som hjälpte till att utveckla flera mikrosträngsprutningsprocesser [3] [4] [5] .

Beskrivning

Extrudering är en kontinuerlig teknisk process som består i att tvinga ett högvisköst smältbaserat material, antingen ett pastaliknande flerfas dispergerat system , eller en metall, genom ett formverktyg (extruderingsform, form ), för att erhålla en produkt med ett tvärsnitt av den önskade formen. Inom polymerbearbetningsindustrin tillverkas olika gjutna produkter genom extrudering , såsom rör , plåtar, filmer, kabelmantlar, element i optiska system för lampor  - diffusorer, etc. I likhet med polymerer tillverkas olika aluminiumprofiler genom extrudering. Den huvudsakliga tekniska utrustningen för att bearbeta polymerer till produkter genom extrudering är extruders med enkelskruv, flerskruv, kolv och skiva .

Typer av extrudering

Utrustning

En extruder  (extruderpress) är en maskin för att forma plastmaterial genom att forma dem genom att tvinga (extrudera) genom ett profileringsverktyg (extruderingshuvud).

Extrudern består av: kropp med värmeelement; arbetskropp ( skruv ( Arkimedes skruv ), skiva, kolv ) placerad i kroppen; lastenhet av det bearbetade materialet; kraftdrivning; system för inställning och upprätthållande av temperaturregimen, andra styr- och mät- och regleranordningar. Beroende på typen av huvudarbetskroppen (kropparna) är extruderarna indelade i enkel-, dubbel- eller multiskruv (mask), skiva, kolv (kolv), etc. Tvåskruvsextrudrar, beroende på konfigurationen av skruvar, kan vara parallella eller koniska. Beroende på rotationsriktning - med samroterande eller motroterande skruvar.

Applikation

Kemisk industri

Inom den kemiska industrin används extruderingsmetoden för uppvärmning , plasticering , homogenisering och formning av råvaror. Den kemiska sammansättningen av slutprodukten är identisk med den kemiska sammansättningen av råvaran, vilket gör det möjligt att uppnå en stabil produktkvalitet samtidigt som man tillgriper ett minimum av extruderinställningar, vilket förklarar den relativa enkelheten hos maskiner som arbetar inom den kemiska industrin.

Extruderingsmetoden i den kemiska industrin producerar olika gjutna produkter, såsom rör, ark, filmer, kabelmantlar, element i optiska system av lampor - diffusorer, etc.

Livsmedelsindustrin

Inom livsmedelsindustrin används extruderingsmetoden mycket mer allmänt. Under processen, under påverkan av betydande skjuvhastigheter, höga hastigheter och tryck, omvandlas mekanisk energi till termisk energi, vilket leder till förändringar i djupet i kvalitetsindikatorerna för de bearbetade råvarorna, såsom proteindenaturering , stärkelsegelatinisering och gelatinisering , såväl som andra biokemiska förändringar. Den enklaste extrudern som används i vardagen är en konfekthylsa, en mekanisk extruder är en manuell köttkvarn .

Matextruderprodukter

Foderblandningsindustrin

Extrudering är en process som äger rum i extrudercylindern, under vilken mekanisk slipning sker på grund av friktion , exponering för hög temperatur vid högt tryck för att mata råvaror (temperatur från 110 till 160 grader och tryck från 20 till 30 atmosfärer). I processen med sådan exponering delas komplexa kolhydrater upp i enkla sockerarter , vilket ger en betydande förbättring av fodrets organoleptiska egenskaper och ökar även fodrets smältbarhet (från 45% med traditionella bearbetningstyper till 95%).

Produktion av fasta biobränslen

En av de mest populära metoderna för att erhålla bränslebriketter är användningen av speciella extrudrar. Processen är en skruvpressning av avfall ( solrosskal , bovete, etc.) och finhackat träavfall (sågspån) under högt tryck vid uppvärmning från 250 till 350 °C. De resulterande bränslebriketterna innehåller inga bindemedel, förutom ett naturligt lignin , som finns i cellerna i växtavfall. Temperaturen som finns under pressningen bidrar till att briketternas yta smälter, vilket på grund av detta blir mer hållbart, vilket är viktigt för transporten av briketten.

Reparation av skador på hjulen på överdimensionerade däck

Manuell extruder för reparation av hjul på stora däck på gruvlastbilar - för att värma rågummi och snabbt fylla tratten av skada under reparation av stora däck.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Öberg et al., 2000 , s. 1348–1349
  2. ↑ Backus, Robert G.; Boshold, R.F.; Johannisson, Thomas G.; Noble, Paul D.; Pfeffer, Jerome B.; Schiebold, Ted A.; Spearman, JE Ritning, extrudering och rubbning // Handbok för verktygs- och tillverkningsingenjörer  (engelska) / Wick, Charles; Benedict, John T.; Veilleux, Raymond F. - 4:a. — S.M.E., 1998. - Vol. vol. 2. - ISBN 0-87263-135-4 .
  3. ↑ Engel, U.; Eckstein, R. Microforming - Från grundforskning till dess förverkligande  (engelska)  // Journal of Materials Processing Technology : journal. - 2002. - Vol. 125-126 , nr. 2002 . - S. 35-44 . - doi : 10.1016/S0924-0136(02)00415-6 .
  4. ↑ Dixit, USA; Das, R. Kapitel 15: Microextrusion // Micromanufacturing Processes  (obestämd) / Jain, VK. - CRC Press , 2012. - S. 263-282. — ISBN 9781439852903 .
  5. ^ Fu, M.W.; Chan, WL En recension om den senaste mikroformningstekniken  // International  Journal of Advanced Manufacturing Technology : journal. - 2013. - Vol. 67 , nr. 9 . - P. 2411-2437 . - doi : 10.1007/s00170-012-4661-7 .
  6. ↑ Imfeld, T. TUGGUMMI-FAKTA OCH FIKTION: EN GRANSKNING AV GUMTIGGANDE OCH ORAL HÄLSA // Kritiska recensioner i oral biologi och medicin: en officiell publikation av American Association of Oral Biologists. - 1999. - ISSN 1045-4411 .

Litteratur

  • Öberg, Eric; Jones, Franklin D.; Horton, Holbrook L. & Ryffel, Henry H. (2000), Machinery's Handbook (26:e upplagan), New York: Industrial Press, ISBN 0-8311-2635-3 
  • Dyadichev VV Extrudering av sekundära polymerer. – 2003.
  • Golubeva O. A. Extrudering som ett sätt att förbättra kvaliteten på produkten // Vetenskaplig tidskrift NRU ITMO. Serien "Processer och apparater för livsmedelsproduktion". - 2008. - nej. 2.
  • Zubtsov, V. A., Minevich, I. E., Osipova, L. L., Babenko, P. P., Martinchik, A. N., Pozdnyakov, B. A., … & Stepanov, V. I. (2014). Extrudering inom livsmedelsteknik.
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger