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Une extrudeuse de laboratoire se compose d'une vis qui tourne à l'intérieur d'un baril pour mélanger les ingrédients alimentaires. Les ingrédients sont poussés vers l'avant par la vis rotative, ce qui modifie la température et la pression, les transformant en nouveaux produits. Parmi les exemples de produits créés par une extrudeuse, citons les en-cas et les céréales pour le petit-déjeuner. Une **extrudeuse de laboratoire** existe en de nombreux types.
Extrudeuses de laboratoire à vis simple :
Le type d'extrudeuse de laboratoire le plus courant et le moins complexe est l'extrudeuse à vis simple. Elle utilise une seule vis pour transporter et traiter les matériaux. Les extrudeuses à vis simple sont généralement plus abordables que les autres types et conviennent aux tâches d'extrusion simples. Cependant, leur flexibilité et leur adaptation à différents matériaux sont limitées.
Extrudeuses de laboratoire à vis multiples :
Les extrudeuses de laboratoire à vis multiples comportent plusieurs vis (généralement deux ou plus) en parallèle ou accouplées individuellement. Ce type d'extrudeuse améliore le mélange et le cisaillement des matériaux, ce qui permet d'obtenir des produits plus complexes et de meilleure qualité. Les extrudeuses à vis multiples sont plus flexibles que les modèles à vis simple et peuvent traiter divers matériaux. Dans le même temps, elles peuvent être adaptées pour modifier différentes exigences de produit. Néanmoins, les extrudeuses à vis multiples sont généralement plus chères et consomment plus d'énergie que leurs homologues à vis simple.
Extrudeuses de laboratoire à bande :
Le type d'extrudeuse de laboratoire le plus courant et le moins complexe est l'extrudeuse à vis simple. Elle utilise une seule vis pour transporter et traiter les matériaux. Les extrudeuses à vis simple sont généralement plus abordables que les autres types et conviennent aux tâches d'extrusion simples. Cependant, leur flexibilité et leur adaptation à différents matériaux sont limitées.
Extrudeuses de laboratoire à piston :
Une extrudeuse à piston ou à bélier fonctionne en poussant le matériau à travers une filière façonnée par un piston mobile. Ce type d'extrudeuse peut traiter un large éventail de matériaux et produire diverses formes et tailles. Les extrudeuses à piston offrent une bonne efficacité de transport des matériaux, un contrôle précis du processus d'extrusion et une grande flexibilité d'adaptation à différents matériaux. Néanmoins, elles sont généralement volumineuses, complexes et coûteuses.
Mini-extrudeuses de laboratoire :
Les mini-extrudeuses de laboratoire sont des appareils compacts adaptés aux expériences à petite échelle, au développement de produits et à la création de prototypes. Elles sont portables et faciles à utiliser, ce qui en fait l'outil idéal pour les milieux de laboratoire. Malgré leur petite taille, les mini-extrudeuses de laboratoire offrent des capacités de traitement et une polyvalence décentes. Elles permettent aux chercheurs de valider des concepts, d'optimiser les paramètres et de passer à une production à plus grande échelle avant d'investir dans une production à plus grande échelle.
Capacité
Les extrudeuses sont disponibles dans une gamme de capacités pour s'adapter à différents volumes de matériaux. Les extrudeuses de laboratoire à petite échelle ont une capacité d'environ 10 g/h, tandis que les modèles plus grands peuvent traiter jusqu'à 100 g/h ou plus.
Puissance du moteur
La puissance du moteur, généralement mesurée en kilowatts (kW) ou en chevaux-vapeur (CV), détermine la quantité de force exercée pendant le fonctionnement. Les extrudeuses de laboratoire ont généralement des puissances de moteur allant de 0,5 kW à 3 kW. Les modèles plus grands et plus avancés peuvent avoir une puissance de moteur plus importante pour gérer des débits plus importants et des matériaux plus exigeants.
Diamètre de la vis
Comme pour la capacité, le diamètre des vis varie et peut affecter la qualité du mélange et le débit. À des fins de laboratoire, les diamètres des vis varient généralement de 10 mm à 30 mm.
Longueur de la vis
La longueur des vis est également une variable clé, car des vis plus longues permettent un mélange plus important et un temps de séjour plus long des matériaux. Les extrudeuses de laboratoire ont généralement des longueurs de vis allant de 100 mm à 500 mm, ce qui est petit à l'échelle mais suffisamment long pour un mélange et un traitement efficaces.
Contrôle de la température
Les extrudeuses sont équipées de systèmes de contrôle de la température comprenant plusieurs zones le long du baril. Chaque zone peut avoir son propre point de consigne de température, généralement compris entre la température ambiante et 250 °C (ou plus).
Système de refroidissement
Certains matériaux peuvent nécessiter un refroidissement rapide après l'extrusion pour conserver des propriétés spécifiques ou éviter la dégradation. Les systèmes de refroidissement peuvent comprendre un refroidissement à l'air, des chemises d'eau ou des bains d'immersion.
Matériau du baril
Le matériau du baril détermine la résistance à la température et la résistance à la corrosion de l'extrusion. Les matériaux de baril courants sont l'acier inoxydable, le carbure, etc.
Nettoyage :
Tout d'abord, les utilisateurs doivent s'assurer d'arrêter l'extrudeuse de laboratoire et de la refroidir avant de la nettoyer. Ensuite, les utilisateurs peuvent soigneusement essuyer la surface du baril et de la filière avec un chiffon ou des essuie-tout propres pour éliminer tout résidu ou accumulation. Pour un nettoyage en profondeur, les utilisateurs peuvent utiliser des brosses ou des grattoirs pour atteindre les zones difficiles d'accès et s'assurer qu'aucun matériau ne reste coincé à l'intérieur.
Lubrification :
Lubrifiez toutes les pièces mobiles de l'extrudeuse de laboratoire, telles que les roulements et les filetages de vis, conformément aux recommandations du fabricant. Appliquez une petite quantité de lubrifiant pour réduire le frottement et l'usure. Éliminez correctement l'huile usagée et évitez de surlubrifier pour éviter la contamination des matériaux extrudés.
Inspection :
Inspectez régulièrement le baril, la vis, la filière, le chauffage, le refroidissement et les composants du ventilateur de l'extrudeuse de laboratoire pour détecter tout signe de dommage ou d'usure. Vérifiez s'il y a des obstacles qui peuvent affecter les performances de l'appareil, tels que des attaches desserrées, des fils effilochés, etc. Réparez ou remplacez les pièces défectueuses immédiatement pour garantir la sécurité et le bon fonctionnement.
Voici quelques scénarios d'application des extrudeuses de laboratoire :
Industrie alimentaire
Dans l'industrie alimentaire, les extrudeuses de laboratoire à double vis sont utilisées pour étudier de nouvelles formules alimentaires, modifier la structure externe des aliments, améliorer la digestibilité des aliments et analyser les processus d'expansion et de texturation des aliments, entre autres. Elles sont également utilisées dans le traitement des aliments pour animaux.
Industrie des plastiques et des polymères
Dans l'industrie des plastiques et des polymères, les extrudeuses de laboratoire à vis simple sont couramment utilisées dans le développement de produits en plastique et en polymère. Elles sont également largement utilisées dans la modification des matériaux pour rendre les matériaux plus stables, résistants aux chocs, et plus rapidement soufflés et mélangés aux polymères.
Industrie chimique
Dans l'industrie chimique, les extrudeuses de laboratoire sont utilisées pour la polymérisation, la catalyse et la dégradation, entre autres réactions chimiques. Elles sont également utilisées pour la modification des matériaux, comme la modification des propriétés physiques ou chimiques du matériau, les réactions de couplage, etc.
Recherche biomédicale
Les extrudeuses de laboratoire peuvent également être utilisées dans un système d'organes sur puce pour l'administration de médicaments et l'ingénierie tissulaire. Elles sont également utilisées dans la préparation de vecteurs pour l'administration de médicaments.
Recherche pharmaceutique
Dans le domaine de la recherche pharmaceutique, les extrudeuses de laboratoire sont souvent utilisées dans le développement de formulations de médicaments. Elles sont également utilisées dans le traitement des principes actifs pharmaceutiques et des excipients.
Industrie textile
Lors du filage dans l'industrie textile, les extrudeuses de laboratoire sont souvent utilisées dans la production de fibres synthétiques telles que le polyester, le nylon et le polypropylène. Elles sont également utilisées dans le traitement des additifs et des conservateurs textiles.
Une extrudeuse de laboratoire est une machine essentielle qui permet de rechercher comment manipuler de petites tailles d'échantillons. Avant d'acheter, les acheteurs doivent examiner le système d'alimentation, la conception du baril, la configuration de la vis, le système de chauffage et de refroidissement, le système de filière et de coupe, les caractéristiques de sécurité, l'informatisation et la capacité de nettoyage de la machine d'extrusion de laboratoire.
Le système d'alimentation doit permettre une alimentation simple et rapide des matériaux. Il peut comporter une trémie avec un alimentateur à vis de taille variable pour garantir un débit uniforme du matériau. Le baril est une autre partie à prendre en compte car il maintient le matériau sous haute température et pression. Les acheteurs doivent vérifier si le baril a une seule paroi ou une double paroi. Un baril à double paroi permet un meilleur contrôle de la température. De plus, il existe différentes conceptions de vis pour une extrudeuse de laboratoire. Certaines vis ont une profondeur de canal qui varie le long de la longueur de la vis pour permettre le mélange et le pompage. D'autres ont un canal de barrière qui assure la fusion des polymères cristallins. La vis tourne également à différentes vitesses. Une rotation à grande vitesse permet de mieux faire fondre et de mélanger les matériaux.
Le système de chauffage et de refroidissement utilise des bandes électriques ou des résistances en céramique pour réguler la température du baril. Il possède également des capteurs de température qui affichent la température du baril sur l'écran de l'ordinateur. Le système de filière et de coupe façonne le matériau extrudé. Il existe différentes filières pour différentes formes. Il dispose également d'un mécanisme de coupe pour couper les matériaux extrudés à la longueur souhaitée.
La sécurité est un élément important à prendre en compte lors du choix d'une extrudeuse de laboratoire. Elle doit être dotée de dispositifs de sécurité, tels que des boutons d'arrêt d'urgence, une protection contre les surchauffes et des protections de sécurité. Les extrudeuses modernes sont informatisées pour contrôler la vitesse du moteur, le débit d'alimentation, la température, la pression et la vitesse de la vis. Cela permet aux opérateurs de contrôler avec précision le processus d'extrusion. De plus, l'extrudeuse doit être dotée d'un mécanisme de démontage et de nettoyage facile pour permettre le nettoyage des résidus du matériau précédent afin d'éviter la contamination.
Q : À quoi servent les extrudeuses en laboratoire ?
R : L'extrudeuse de laboratoire est utilisée pour diverses applications telles que la création de mélanges de polymères, de composites et de nanocomposites. Elle est également utilisée pour modifier les polymères afin d'améliorer des propriétés spécifiques. De plus, les extrudeuses à l'échelle du laboratoire sont utilisées pour des expériences et des produits de profilés, de feuilles, de films et de fibres.
Q : Quels sont les principaux composants d'une extrudeuse de laboratoire ?
R : Une extrudeuse comprend la gorge d'alimentation, la vis, le baril, les bandes ou blocs chauffants, la filière et le système de collecte. Chaque partie joue un rôle important dans le fonctionnement de l'extrudeuse. Par exemple, le système de collecte contient des produits coupés ou refroidis, tandis que l'élément chauffant augmente la température du baril pour faire fondre le matériau.
Q : Quels types de matériaux sont traités à l'aide d'extrudeuses de laboratoire ?
R : L'extrusion en laboratoire peut être réalisée en utilisant un large éventail de matériaux, notamment les polymères, les biopolymères, les plastiques et les composites, entre autres. Les matériaux sont généralement de faible viscosité et peuvent facilement s'écouler à travers les filières lorsqu'ils sont chauffés.
Q : Quels sont les avantages de l'utilisation d'extrudeuses à l'échelle du laboratoire ?
R : Les extrudeuses à l'échelle du laboratoire présentent plusieurs avantages pour les chercheurs et les ingénieurs. Tout d'abord, elles nécessitent moins de matériau pour réaliser des expériences par rapport aux modèles à l'échelle industrielle. Deuxièmement, elles sont économiques et faciles à utiliser. De plus, les extrudeuses offrent un meilleur contrôle du processus et permettent de faire varier les paramètres pour affecter le produit final.
