Ekstruusio (tekninen prosessi)

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 5. helmikuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 7 muokkausta .

Ekstruusio ( myöhäisestä latinasta  ekstruusio  "pushing out") on tekniikka tuotteiden valmistamiseksi pakottamalla materiaalin tai paksun tahnan viskoosi sulaa muodostusreiän läpi. Sitä käytetään yleensä polymeerien (mukaan lukien kumiyhdisteet , muovit , tärkkelystä ja proteiinia sisältävät seokset), ferriittituotteiden (ytimet) muovaukseen sekä elintarviketeollisuudessa ( pastat , nuudelit , maissitangot jne.) , lävistämällä muovatut aineet ekstruuderin pään muodostusreiän läpi . Tämän prosessin kaksi tärkeintä etua muihin valmistusprosesseihin verrattuna ovat sen kyky luoda erittäin monimutkaisia ​​poikkileikkauksia ja käsitellä hauraita materiaaleja, koska materiaali kohtaa vain puristus- ja leikkauspaineita. Se muodostaa myös osia, joiden pintalaatu on erinomainen [1] . Metallien ekstruusioprosessi voi myös lisätä materiaalin lujuutta. Ekstruusiotuotteita kutsutaan yleisesti "ekstrudaateiksi".

Historia

Vuonna 1797 Joseph Bramah patentoi ensimmäisen ekstruusioprosessin putkien valmistamiseksi pehmeistä metalleista. Se sisälsi metallin esilämmittämisen ja sen työntämisen suulakkeen läpi manuaalisella männällä . Vuonna 1820 Thomas Burr sovelsi tätä prosessia lyijyputkeen käyttämällä hydraulipuristinta (myös Joseph Bramahin keksimä). Tuolloin prosessia kutsuttiin "injektioksi" ( squirting ). Vuonna 1894 Alexander Dick laajensi kuparin ja messingin metalliseosten ekstruusioprosessia [2] .

Vuonna 1990 keksittiin mikromuovausprosessi, joka auttoi kehittämään useita mikroekstruusioprosesseja [3] [4] [5] .

Kuvaus

Ekstruusio on jatkuva teknologinen prosessi , jossa erittäin viskoosista sulapohjaista materiaalia, joko tahnamaista monifaasista dispergoitua järjestelmää tai metallia, pakotetaan muotoilutyökalun (ekstruusiosuutin, suulake ) läpi, jotta saadaan tuote, jossa on halutun muotoinen poikkileikkaus . Polymeerien jalostusteollisuudessa valmistetaan suulakepuristamalla erilaisia ​​muovattuja tuotteita , kuten putkia , levyjä, kalvoja, kaapelivaippaita, lamppujen optisten järjestelmien elementtejä  - diffuusorit jne. Polymeerien tapaan erilaisia ​​alumiiniprofiileja valmistetaan suulakepuristamalla. Tärkeimmät teknologiset laitteet polymeerien prosessoimiseksi tuotteiksi suulakepuristamalla ovat yksiruuvi-, moniruuvi-, mäntä- ja levyekstruuderit .

Suulakepuristustyypit

Varusteet

Ekstruuderi  (ekstruusiopuristin) on kone muovimateriaalien puristamiseen muotoilemalla niitä pakottamalla (ekstruusio) profilointityökalun (ekstruusiopään) läpi.

Ekstruuderi koostuu: rungosta lämmityselementeillä; työkappale ( ruuvi ( Arkhimedes-ruuvi ), kiekko, mäntä ) sijoitettu runkoon; käsitellyn materiaalin lastausyksikkö; teho ajaa; järjestelmät lämpötilan säätöön ja ylläpitoon, muut ohjaus- ja mittaus- ja säätölaitteet. Päätyökappaleen (runkojen) tyypin mukaan suulakepuristimet jaetaan yksi-, kaksi- tai moniruuviisiin (mato), kiekko-, mäntä- (mäntä) jne. Kaksoisruuviekstruuderit, riippuen laitteen kokoonpanosta. ruuvit, voivat olla yhdensuuntaisia ​​tai kartiomaisia. Pyörimissuunnasta riippuen - yhdessä tai vastakkain pyörivillä ruuveilla.

Sovellus

Kemianteollisuus

Kemianteollisuudessa ekstruusiomenetelmää käytetään raaka -aineiden lämmittämiseen , pehmittämiseen , homogenointiin ja muotoiluun. Lopputuotteen kemiallinen koostumus on identtinen raaka-aineen kemiallisen koostumuksen kanssa, mikä mahdollistaa vakaan tuotteen laadun saavuttamisen turvautuen minimimäärään suulakepuristimen asetuksia, mikä selittää kemianteollisuudessa toimivien koneiden suhteellisen yksinkertaisuuden.

Suulakepuristusmenetelmällä kemianteollisuudessa valmistetaan erilaisia ​​muovattuja tuotteita, kuten putkia, levyjä, kalvoja, kaapelin vaippaita, lamppujen optisten järjestelmien elementtejä - diffuusoreita jne.

Elintarviketeollisuus

Elintarviketeollisuudessa suulakepuristusmenetelmää käytetään paljon laajemmin. Prosessin aikana merkittävien leikkausnopeuksien, suurten nopeuksien ja paineen vaikutuksesta mekaaninen energia muuttuu lämpöenergiaksi, mikä johtaa syvyyden muutoksiin jalostettujen raaka-aineiden laatuindikaattoreissa, kuten proteiinien denaturaatiossa , tärkkelyksen gelatinoitumisessa ja gelatinoitumisessa . sekä muut biokemialliset muutokset. Yksinkertaisin jokapäiväisessä elämässä käytettävä ekstruuderi on makeisholkki, mekaaninen ekstruuderi on manuaalinen lihamylly .

Elintarvikeekstruuderituotteet

Rehuseosteollisuus

Suulakepuristus on prosessi, joka tapahtuu suulakepuristimen tynnyrissä, jonka aikana tapahtuu mekaanista jauhamista, joka johtuu kitkasta , korkean lämpötilan altistumisesta korkeassa paineessa syötettävälle raaka-aineelle (lämpötila 110 - 160 astetta ja paine 20 - 30 ilmakehää). Tällaisen altistuksen aikana monimutkaiset hiilihydraatit jaetaan yksinkertaisiksi sokereiksi , mikä parantaa merkittävästi rehun aistinvaraisia ​​ominaisuuksia ja lisää myös rehun sulavuutta (perinteisillä prosessoinneilla 45 %:sta 95 %:iin).

Kiinteiden biopolttoaineiden tuotanto

Yksi suosituimmista menetelmistä polttoainebrikettien saamiseksi on erityisten ekstruuderien käyttö. Prosessi on jätteiden ( auringonkukan kuoret , tattari jne.) ja hienoksi leikatun puujätteen (sahanpuru) ruuvipuristus korkealla paineella kuumennettaessa 250 - 350 °C:seen. Syntyvät polttoainebriketit eivät sisällä yhtään sideainetta, lukuun ottamatta yhtä kasvijätteen soluissa olevaa luonnonligniiniä. Puristuksen aikana vallitseva lämpötila myötävaikuttaa brikettien pinnan sulamiseen, josta tulee tämän seurauksena kestävämpi, mikä on tärkeää briketin kuljetuksen kannalta.

Ylisuurien renkaiden pyörien vaurioiden korjaus

Manuaalinen ekstruuderi kaivosautojen suurikokoisten renkaiden pyörien korjaukseen - raakakumin lämmittämiseen ja vauriosuppilon nopeaan täyttämiseen suurikokoisten renkaiden korjauksen aikana.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Oberg et ai., 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 Piirustus, suulakepuristus ja järkyttäminen // Työkalu- ja valmistusinsinöörin käsikirja  (englanniksi) / Wick, Charles; Benedict, John T.; Veilleux, Raymond F. - 4. – S.M.E., 1998. - Voi. vol. 2. - ISBN 0-87263-135-4 .
  3. ↑ Engel, U.; Eckstein, R. Microforming - Perustutkimuksesta sen toteutumiseen  (englanniksi)  // Journal of Materials Processing Technology : Journal. - 2002. - Voi. 125-126 , no. 2002 . - s. 35-44 . - doi : 10.1016/S0924-0136(02)00415-6 .
  4. ↑ Dixit, Yhdysvallat; Das, R. Luku 15: Mikroekstruusio // Mikrovalmistusprosessit  ( määrittämätön) / Jain, VK. - CRC Press , 2012. - S. 263-282. — ISBN 9781439852903 .
  5. ↑ Fu, M.W.; Chan, WL Katsaus huippuluokan mikromuovaustekniikoista  // International  Journal of Advanced Manufacturing Technology : päiväkirja. - 2013. - Vol. 67 , no. 9 . - P. 2411-2437 . - doi : 10.1007/s00170-012-4661-7 .
  6. ↑ Imfeld, T. PURUKUMI-FAKTIA JA FIKTIOT: KATSAUS PURKUPUUKISTA JA SUUN TERVEYSTÄ // Kriittiset katsaukset suun biologiassa ja lääketieteessä : American Association of Oral Biologists -järjestön virallinen julkaisu. - 1999. - ISSN 1045-4411 .

Kirjallisuus

  • Oberg, Eric; Jones, Franklin D.; Horton, Holbrook L. & Ryffel, Henry H. (2000), Machinery's Handbook (26. painos), New York: Industrial Press, ISBN 0-8311-2635-3 
  • Dyadichev VV Toissijaisten polymeerien ekstruusio. – 2003.
  • Golubeva O. A. Ekstruusio keinona parantaa tuotteen laatua // Tieteellinen lehti NRU ITMO. Sarja "Elintarvikkeiden tuotannon prosessit ja laitteet". - 2008. - Ei. 2.
  • Zubtsov, V. A., Minevich, I. E., Osipova, L. L., Babenko, P. P., Martinchik, A. N., Pozdnyakov, B. A., … & Stepanov, V. I. (2014). Ekstruusio elintarviketekniikassa.
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa