Ekstrusion (teknologisk proces)

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 5. februar 2021; checks kræver 7 redigeringer .

Ekstrusion (fra sent latin  extrusio  "skubbe ud") er en teknologi til fremstilling af produkter ved at tvinge en viskøs smelte af et materiale eller tyk pasta gennem et formhul. Anvendes normalt til støbning af polymerer (herunder gummiblandinger , plast , stivelsesholdige og proteinholdige blandinger), ferritprodukter (kerner) samt i fødevareindustrien ( pasta , nudler , majsstænger )osv.), ved at tvinge det støbte stof gennem støbehullet i ekstruderhovedet . De to vigtigste fordele ved denne proces i forhold til andre fremstillingsprocesser er dens evne til at skabe meget komplekse tværsnit og behandle sprøde materialer, da materialet kun står over for tryk- og forskydningstryk. Den danner også dele med fremragende overfladekvalitet [1] . Ekstruderingsprocessen i metaller kan også øge materialets styrke. Ekstrusionsprodukterne omtales almindeligvis som "ekstrudater".

Historie

I 1797 patenterede Joseph Bramah den første ekstruderingsproces til fremstilling af rør af bløde metaller. Det involverede forvarmning af metallet og derefter skubbe det gennem en matrice med en manuel ram . I 1820 anvendte Thomas Burr denne proces på blyrør ved hjælp af en hydraulisk presse (også opfundet af Joseph Bramah). På det tidspunkt blev processen kaldt "injektion" ( sprøjtning ). I 1894 udvidede Alexander Dick ekstruderingsprocessen for kobber og messinglegeringer [2] .

I 1990 blev mikroformningsprocessen opfundet, som hjalp med at udvikle flere mikroekstruderingsprocesser [3] [4] [5] .

Beskrivelse

Ekstrusion er en kontinuerlig teknologisk proces, der består i at tvinge et meget viskøst smeltebaseret materiale, enten et pasta-lignende flerfaset dispergeret system , eller et metal, gennem et formværktøj (ekstruderingsdyse, dyse ), for at opnå et produkt med et tværsnit af den ønskede form. I polymerforarbejdningsindustrien fremstilles forskellige støbte produkter ved ekstrudering , såsom rør , plader, film, kabelkapper, elementer af optiske systemer til lamper  - diffusorer osv. I lighed med polymerer fremstilles forskellige aluminiumsprofiler ved ekstrudering. Det vigtigste teknologiske udstyr til forarbejdning af polymerer til produkter ved ekstrudering er enkelt-skrue, multi-skrue, stempel og disk ekstrudere .

Typer af ekstrudering

Udstyr

En ekstruder  (ekstruderingspresse) er en maskine til støbning af plastmaterialer ved at forme dem ved at tvinge (ekstrudering) gennem et profileringsværktøj (ekstruderingshoved).

Ekstruderen består af: krop med varmeelementer; arbejdslegeme ( skrue ( Arkimedes skrue ), skive, stempel ) placeret i kroppen; lasteenhed af det forarbejdede materiale; kraftdrev; systemer til indstilling og vedligeholdelse af temperaturregimet, andre kontrol- og måle- og reguleringsanordninger. I henhold til typen af ​​hovedarbejdslegemet (kroppe) er ekstrudere opdelt i enkelt-, dobbelt- eller multiskrue (orm), skive, stempel (stempel) osv. Dobbeltskrue ekstrudere, afhængigt af konfigurationen af skruer, kan være parallelle eller koniske. Afhængig af omdrejningsretningen - med med- eller mod-roterende skruer.

Ansøgning

Kemisk industri

I den kemiske industri bruges ekstruderingsmetoden til opvarmning , plastificering , homogenisering og formning af råmaterialer. Den kemiske sammensætning af det endelige produkt er identisk med den kemiske sammensætning af råmaterialet, hvilket gør det muligt at opnå en stabil produktkvalitet, mens man tyer til det mindste antal ekstruderindstillinger, hvilket forklarer den relative enkelhed af maskiner, der opererer i den kemiske industri.

Ekstruderingsmetoden i den kemiske industri producerer forskellige støbte produkter, såsom rør, plader, film, kabelkapper, elementer af optiske systemer af lamper - diffusorer mv.

Fødevareindustrien

I fødevareindustrien anvendes ekstruderingsmetoden meget mere udbredt. Under påvirkning af betydelige forskydningshastigheder, høje hastigheder og tryk omdannes mekanisk energi til termisk energi, hvilket fører til ændringer i dybden i kvalitetsindikatorerne for de forarbejdede råvarer, såsom proteindenaturering , stivelsesgelatinisering og gelatinisering , samt andre biokemiske ændringer. Den enkleste ekstruder, der bruges i hverdagen, er en konfektmuffe, en mekanisk ekstruder er en manuel kødkværn .

Fødevareekstruderprodukter

Foderblandingsindustrien

Ekstrusion er en proces, der finder sted i ekstruderens cylinder, hvor der sker mekanisk slibning på grund af friktion , høj temperatur eksponering ved højt tryk for at tilføre råmaterialer (temperatur fra 110 til 160 grader og tryk fra 20 til 30 atmosfærer). I processen med en sådan eksponering opdeles komplekse kulhydrater i simple sukkerarter , hvilket giver en betydelig forbedring af foderets organoleptiske egenskaber og øger også foderets fordøjelighed (fra 45% med traditionelle forarbejdningstyper til 95%).

Produktion af fast biobrændsel

En af de mest populære metoder til at opnå brændstofbriketter er brugen af ​​specielle ekstrudere. Processen er en skruepresning af affald ( solsikkeskaller , boghvede osv.) og finthakket træaffald (savsmuld) under højt tryk ved opvarmning fra 250 til 350 °C. De resulterende brændstofbriketter indeholder ingen bindemidler, bortset fra en naturlig lignin , indeholdt i cellerne i planteaffald. Temperaturen tilstede under presningen bidrager til smeltningen af ​​briketternes overflade, som på grund af dette bliver mere holdbar, hvilket er vigtigt for transporten af ​​briketten.

Reparation af skader på hjulene på overdimensionerede dæk

Manuel ekstruder til reparation af hjul på store dæk af minelastbiler - til opvarmning af rågummi og hurtig udfyldning af skadestragten under reparation af store dæk.

Se også

Noter

  1. ↑ Oberg 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 Tegning, ekstrudering og opsætning // Værktøjs- og produktionsingeniørhåndbog  (engelsk) / Wick, Charles; Benedict, John T.; Veilleux, Raymond F. - 4. – S.M.E., 1998. - Vol. vol. 2. - ISBN 0-87263-135-4 .
  3. ↑ Engel, U.; Eckstein, R. Microforming - Fra grundforskning til dens realisering  (engelsk)  // Journal of Materials Processing Technology : tidsskrift. - 2002. - Bd. 125-126 , nr. 2002 . - S. 35-44 . - doi : 10.1016/S0924-0136(02)00415-6 .
  4. ↑ Dixit, USA; Das, R. Kapitel 15: Mikroekstrudering // Mikrofremstillingsprocesser  (ubestemt) / Jain, VK. - CRC Press , 2012. - S. 263-282. — ISBN 9781439852903 .
  5. ↑ Fu, M.W.; Chan, WL En anmeldelse af de avancerede mikroformningsteknologier  // International  Journal of Advanced Manufacturing Technology : journal. - 2013. - Bd. 67 , nr. 9 . - P. 2411-2437 . - doi : 10.1007/s00170-012-4661-7 .
  6. ↑ Imfeld, T. TYGGEGUMMI-FAKTA OG FIKTION: EN GENNEMGANG AF GUMMI-TYGNING OG ORAL SUNDHED // Kritiske anmeldelser i oral biologi og medicin: en officiel publikation af American Association of Oral Biologists. - 1999. - ISSN 1045-4411 .

Litteratur

  • Oberg, Erik; Jones, Franklin D.; Horton, Holbrook L. & Ryffel, Henry H. (2000), Machinery's Handbook (26. udgave), New York: Industrial Press, ISBN 0-8311-2635-3 
  • Dyadichev VV Ekstrudering af sekundære polymerer. – 2003.
  • Golubeva O. A. Ekstrusion som en måde at forbedre kvaliteten af ​​produktet // Videnskabeligt tidsskrift NRU ITMO. Serien "Processer og apparater til fødevareproduktion". - 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). Ekstrudering i fødevareteknologi.
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger