![]() Zaawansowane funkcje wytłaczarek poszukiwane przez naukowców.Wytłaczarki laboratoryjne odgrywają ważną rolę w badaniach nad nowymi materiałami i technologiami przetwórstwa polimerów, żywności, materiałów ceramicznych i leków. Wszechstronność i precyzja nowych modeli wytłaczarek umożliwiają naukowcom eksplorację innowacyjnych kierunków, które mogą wpłynąć na rozwój różnych gałęzi przemysłu. Współczesne badania nad materiałami wytłaczanymi wykraczają poza dotychczasowe pojmowanie wytłaczania tworzyw sztucznych. Obszary zastosowań wytłaczarek laboratoryjnych.Wytłaczanie reaktywne i modyfikacja polimerów.Wytłaczanie reaktywne polega na przeprowadzaniu reakcji chemicznych podczas procesu wytłaczania, co umożliwia modyfikację właściwości polimerów w czasie rzeczywistym. Dzięki temu można uzyskać materiały o unikalnych cechach, takich jak zwiększona wytrzymałość mechaniczna czy odporność na czynniki chemiczne. Laboratoryjne wytłaczarki dwuślimakowe są kluczowe w tego typu badaniach, umożliwiając precyzyjne kontrolowanie parametrów procesu. Wytłaczanie materiałów farmaceutycznych.Wytłaczanie na gorąco (HME) staje się coraz bardziej popularne w przemyśle farmaceutycznym jako metoda produkcji stałych postaci leków. Pozwala na tworzenie nowych formułacji leków z kontrolowanym uwalnianiem substancji czynnych. Wytłaczarki laboratoryjne są wykorzystywane do opracowywania i optymalizacji tych procesów przed ich skomercjalizowaniem. Druk 3D i biodrukowanie.Integracja wytłaczarek laboratoryjnych z technologiami druku 3D otwiera nowe możliwości w tworzeniu złożonych struktur materiałowych, w tym tkanek i narządów. Biodrukowanie z wykorzystaniem biokompatybilnych polimerów może zrewolucjonizować medycynę regeneracyjną, umożliwiając produkcję implantów dostosowanych do indywidualnych potrzeb pacjentów. Nanokompozyty i materiały o strukturze nanometrycznej.Badania nad nanokompozytami, czyli materiałami zawierającymi nanocząstki, mają na celu poprawę właściwości mechanicznych, termicznych i elektrycznych polimerów. Wytłaczarki laboratoryjne umożliwiają równomierne rozproszenie nanocząstek w matrycy polimerowej, co jest kluczowe dla uzyskania pożądanych właściwości materiału. Zrównoważony rozwój i biopolimery.W obliczu rosnącej świadomości ekologicznej, badania skupiają się na opracowywaniu biodegradowalnych polimerów i kompozytów na bazie surowców odnawialnych. Wytłaczarki laboratoryjne są wykorzystywane do testowania i optymalizacji procesów przetwórstwa tych materiałów, dążąc do zastąpienia tradycyjnych tworzyw sztucznych bardziej ekologicznymi alternatywami. Kierunki nowych badań z wykorzystaniem wytłaczarek.Przedstawione powyżej kierunki badań to zapewne tylko wycinek zmieniającej się rzeczywistości w obszarze badań nad materiałami wytłaczanymi. Dlatego znaczenie wytłaczarek jako narzędzi do badań rośnie. Z tego powodu zmieniają się oczekiwania i wymagania naukowców, wobec narzędzi których używają w swojej pracy. Jak wspomniano wcześniej wytłaczarki laboratoryjne odgrywają wręcz kluczową rolę w badaniach nad przetwórstwem materiałów polimerowych i innych w ważnych dla ludzkości obszarach. Umożliwiają naukowcom testowanie nowych formulacji i procesów w skali laboratoryjnej przed ich wdrożeniem na skalę przemysłową. Jednakże, dynamiczny rozwój materiałoznawstwa i technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych stawia przed tymi urządzeniami coraz to nowe wymagania. Wielu badaczy identyfikuje funkcje, które byłyby niezwykle przydatne w ich pracy, ale nie są standardowo dostępne w wielu modelach wytłaczarek laboratoryjnych. Wytłaczarki laboratoryjne stały się urządzeniami, które wykraczają swoimi możliwościami poza obszar topienia i wytłaczania tworzyw sztucznych. Wytłaczarki stały się też reaktorami chemicznymi pracującymi w sposób ciągły, zaawansowanymi mieszalnikami polimerów i ich kompozytów, narzędziami do wytwarzania leków oraz materiałów do druku 3D. Zapewne to nie są wszystkie możliwe zastosowania wytłaczarek. To wszystko jest możliwe dzięki zaawansowanej mechanice, zastosowaniu sterowanych cyfrowo napędów. Ważną role spełniają cyfrowe systemy sterowania pracujące w oparciu o sterowniki PLC. Standardem stało się stosowanie dotykowych ekranów spełniających funkcje interfejsu użytkownika. Jednak najważniejsze z punktu widzenia naukowca są możliwości wynikające z implementacji zaawansowanych systemów regulacji temperatury oraz systemów pomiarowych obejmujących pomiary ciśnienia, momentu obrotowego ślimaków oraz sił działających na ślimaki. Równie ważne są systemy pomiarów reometrycznych prowadzone on linie. Wytłaczarki laboratoryjne powinny też być przygotowane do implementacji sąd spektroskopii bliskiej podczerwieni (NIR) oraz sąd spektroskopii Ramana. Ważne jest, aby wytłaczarki były przygotowane do instalacji dodatkowych systemów na poziome mechanicznym oraz co wydaje się ważniejsze dla użytkownika na poziomie elektronicznym oraz oprogramowania. Jesteśmy przekonani, że otwarte systemy oparte o nowoczesne rozwiązania z zakresu sieci Ethernet oraz korzystające z międzyplatformowych rozwiązań pozwalających na gromadzenie i wymianę danych oparte o serwery OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) oraz OPC UA FX (Field eXchange) pozwalają spełnić oczekiwania klientów. Zaawansowane funkcje wytłaczarek poszukiwane przez naukowców:Precyzyjne sterowanie parametrami procesu wytłaczania.Dokładna i wiarygodna kontrola temperatury, prędkości obrotowej ślimaków oraz ciśnienia jest niezbędna do uzyskania powtarzalnych wyników i dokładnego badania wpływu tych parametrów na właściwości końcowe materiału. Wiarygodność pomiaru i regulacji temperatury materiału w cylindrze wytłaczaki jest zależna od konstrukcji systemu ogrzewania stref cylindra. Aby pomiar i regulacja temperatury były wiarygodne każda strefa cylindra powinna być wyposażona w grzałki umieszczone w dolnej i górnej części oraz odpowiednio rozmieszczane czujniki temperatury. Bardzo ważny jest system chłodzenia niezależny dla każdej strefy, ponieważ jego działanie zapobiega przegrzaniom materiału. Wentylatorami systemu chłodzenia powinien sterować regulator PID przynależny dla każdej strefy. (wiele wytłaczarek posiada grzałki tylko w dolnej części cylindra i nie posiada systemu aktywnego chłodzenia). Brak możliwości precyzyjnej regulacji może prowadzić do niejednoznacznych wyników i utrudniać optymalizację procesów wytłaczania. Więcej na temat systemów pomiarowych można przeczytać w tym miejscu. Modułowość i elastyczność konfiguracji wytłaczarki.Badania nad nowymi materiałami często wymagają modyfikacji konfiguracji wytłaczarki, takich jak zmiana geometrii ślimaków czy układu stref grzewczych. Standardowe wytłaczarki laboratoryjne nie zawsze oferują taką elastyczność, co ogranicza możliwości eksperymentalne. Ważne jest, aby wytłaczarka nie była na zawsze taka sama, konstrukcja powinna umożliwiać łatwe zmiany konfiguracji oraz możliwość przebudowy układu uplastyczniającego. Bardzo przydatna może być możliwość dostosowania systemu operacyjnego wytłaczarki do zmieniających się potrzeb. Integracja z zaawansowanymi systemami pomiarowymi temperatury, ciśnienia oraz innymi.Wytłaczarka powinna być system otwartym na współpracę z nowymi przyrządami oraz czujnikami pomiarowymi. Możliwość podłączenia czujników monitorujących parametry procesu w czasie rzeczywistym, takie jak lepkość, skład chemiczny czy struktura morfologiczna, jest kluczowa dla pełnego zrozumienia zachodzących procesów. Aby takie zmiany wyposażenia były możliwe musi istnieć możliwość instalowania nowych lub modernizowania wejść i wyjść analogowych i cyfrowych. Za zmianami sprzętowymi musza podążać zmiany w programach nadzorujących prace wytłaczarki. Brak takiej możliwości noże utrudniać a nawet uniemożliwiać prowadzenie kompleksowych badań materiałów. Obsługa małych próbek materiału badawczego.Wytłaczanie małych próbek stanowi jedno z kluczowych narzędzi wspierających rozwój nauki i technologii. Wytłaczanie małych próbek pozwala na znaczne ograniczenie zużycia surowców, co jest szczególnie istotne w przypadku kosztownych materiałów, takich jak kompozyty wysokowydajnościowe czy biomateriały. Minimalizacja odpadów wspiera również zrównoważony rozwój. Małe próbki umożliwiają szybkie testowanie różnych wariantów procesów i składów materiałowych. Skraca to czas potrzebny na opracowanie nowych materiałów i technologii. W badaniach laboratoryjnych często dysponuje się ograniczoną ilością materiału. Wytłaczarki przemysłowe wymagające dużych ilości surowca są niepraktyczne w takich sytuacjach. Przykładami urządzeń przystosowanych do pracy z małymi próbkami są miniaturowe wytłaczarki firmy SiTech3D, które umożliwiają pracę z próbkami o niewielkiej objętości. Rysunek 1 Miniaturowa wytłaczarka mogąca przetwarzać próbki materiału o objętości 5 - 20 ml oraz pracować jako współbieżna i przeciwbieżna. Łatwość czyszczenia i konserwacji wytłaczarki.Częste zmiany badanych materiałów wymagają szybkiego i skutecznego czyszczenia urządzenia, aby uniknąć kontaminacji próbek. Konstrukcja wielu wytłaczarek nie ułatwia dostępu do wszystkich elementów, co wydłuża czas przygotowania do kolejnych eksperymentów. Wytłaczarki łatwe do czyszczenia są wyposażone w cylindry dzielone w poziomie, które można łatwo i szybko otworzyć do czyszczenia. Dodatkowa korzyścią jest możliwość oceny optycznej procesu po otwarciu cylindra. Możliwość pracy w różnych trybach wirowania ślimaków wytłaczarki.Niektóre badania wymagają pracy w trybie współbieżnym lub przeciwbieżnym ślimaków, co wpływa na mieszanie i homogenizację materiału. O możliwościach i ograniczeniach wytłaczania współbieżnego i przeciwbieżnego można napisać naprawdę wiele. Nie ma wątpliwości ze wytłaczarki współbieżne są częściej stosowanie niż przeciwbieżne zwłaszcza w przetwórstwie tworzyw termoplastycznych. Jednak zakres stosowania wytłaczarek ulega poszerzeniu na inne branże takie jak farmaceutyczna, żywności, ceramiki, druku 3D a materiały stosowane w tych branżach mają inne właściwości i często wymagają zastosowania innych parametrów przetwarzania. Wytłaczarki, które mogą pracować w trybie współbieżnym i przeciwbieżnym rozszerzają możliwości i mogą być atrakcyjne zwłaszcza dla branży farmaceutycznej. Możliwość łatwej regeneracji układu uplastyczniającego wytłaczarki.Ten warunek spełniają wytłaczarki wyposażone w wymienne wkładki, do cylindra które można łatwo wymienić. Dodatkowa korzyścią jest możliwość zmiany materiału, z którego wykonana jest powierzchnia robocza cylindra np. z azotowanej na kwasoodporną. Takie rozwiązanie techniczne pozwala również na prowadzenie badań, które mogą doprowadzić do zniszczenia powierzchni cylindra, jest to możliwe dzięki relatywnie niskim kosztom regeneracji cylindra. Możliwość dostosowania systemu operacyjnego wytłaczarki do zmieniających się potrzeb.W dzisiejszych czasach oprogramowanie odpowiada za kontrole wszystkich systemów wytłaczarek oraz za zbieranie, analizę i zapis do bazy danych pomiarowych. Z tego powodu ważne jest, aby było możliwe dostosowanie programów do potrzeb, które mogą ulec zmianie z upływem czasu. Ważna też jest możliwość zmiany konfiguracji interfejsów wejść i wyjść analogowych i cyfrowych. Tak samo możliwość dodania do systemu sterowania magistral komunikacyjnych może być ważnym czynnikiem, kiedy pojawia się konieczność łączenia różnych systemów w celu wymiany danych. Zaawansowane technicznie wytłaczarki laboratoryjne.W odpowiedzi na rosnące wymagania naukowców, wprowadzamy na rynek zaawansowane modele wytłaczarek laboratoryjnych. Aby sprostać rosnącym wymaganiom naukowców, pracujemy nad integracją zaawansowanych funkcji, takich jak precyzyjne sterowanie parametrami procesu oraz pomiarami parametrów z wykorzystaniem protokołu komunikacji OPC UA, modułowością, możliwością pracy z małymi próbkami oraz łatwością czyszczenia. Dostosowanie urządzeń do tych potrzeb przyczyni się do przyspieszenia postępów w badaniach nad nowymi materiałami i technologiami przetwórstwa tworzyw sztucznych. Poruszone zagadnienia mają znaczenie nie tylko w przypadku wytłaczarek, znajdują zastosowanie w przypadku innych urządzeń takich jak walcarki, wtryskarki, urządzenia do badań PVT. |
Zobacz także: Wytłaczarki - Geometria ślimaków. Koncentraty barwiące do tworzyw masterbatch. Reologia w czasie rzeczywistym w przemyśle tworzyw sztucznych. Ekstruzja na gorąco oraz spektroskopia NIR i spektroskopia Ramana. Korelacja między jakością stopu a wydajnością ślimaka w procesie wytłaczania. Wysokoenergetyczne plastyczne materiały wybuchowe. Stan mieszania gumy w walcarce dwuwalcowej. Wytłaczarki dwuślimakowe jako narzędzia do mieszania gumy w skali laboratoryjnej. Metody badań właściwości fizycznych i chemicznych polimerów. |