Вопрос по шнекам для экструдера от новичка

[Kitsum]

Здравствуйте!
Сразу скажу, что в переработке пока немного чего понимаю, по образованию химик-синтетик (полимерщик).
Есть задача в лабораторном масштабе получать различные наполненные композиты (пока на основе термопластичных полимеров), наполняя нано- и микропорошками (неорганическими). Степень наполнения 1 - 20 % масс.
Необходимо добиться максимально однородного распределения частиц в матрице полимера.
Насколько понял, для данной задачи необходим экструдер с двойной шнековой парой.
Готовые лабораторные экструдеры стоят от 40.000 $.
Думаем своими силами сделать полукустарный вариант, но есть проблемы и вопросы, на которые надеюсь получить ответ:

1. Обязательно ли необходим двушнековый или можно обойтись одним шнеком?
2. Поскольку материала очень мало, необходим цилиндр с наименьшим объемом, а значит, диаметром шнека. Кто-нибудь делает в РФ шнеки диаметром 8, 10, 12 мм? (В Китае предлагают от 16 и 20, ждать 2-3 месяца).
3. Твердость наполнителей - до 40 HRC, какая обработка достаточна для шнеков (азотирование или цементации достаточно?). Азотирование - долго и дорого, цементация - быстро и дешево, а твердость вроде как до 60 HRC. Температура процесса - пока до 230 С.
4. Что лучше (и "универсальнее") - длинный один шнек или 2, но короче для наполнения?
5. Китайцы за двойной шнек-цилиндр диаметром 16 и L/D=24 просят ~2000 -3000$ + доставка. Это нормальная цена?

С уважением.

[Maks42]

Нано, это сложно и дорого, как сырье, так и оборудование, если не хотите выбросить деньги на ветер, то надо думать о https://www.coperion.com/en/products-se ... extruders/
Если нет денег на оборудование, то скоро откроется ТЦРПП https://magazine.sibur.ru/ru/article/ne ... solutions/

[Kitsum]

А чем это принципиально отличается от https://www.labtechengineering.com/product/lte-12/ или https://www.thermofisher.com/order/cata ... t/567-2205 ?

Нам необходимо получать всего по 100 - 200 гр композита для тестов.

[Maks42]

Можно еще добавить https://www.brabender.com/chemical/proc ... ontinuous/
Я дал того, кто точно имеет опыт в "Необходимо добиться максимально однородного распределения частиц в матрице полимера", что при использовании нанопорошков достаточно проблематично.

[Maks42]

Если нужно просто смешать в расплаве (компаундировать), то можно использовать лабораторные вальцы или резиносмеситель (Banbury), двухшнековый экструдер нужен для моделирования промышленного производства.

[Kitsum]

Извиняюсь, не полностью сформулировал задачу в заглавном посте: из наполненных композитов в дальнейшем планируем изготавливать образцы на 3D-принтере. Соответственно, цикл мне представляется состоящим из стадий:
-синтез полимера, дробление (гранулирование);
-наполнение в экструдере;
-получение нити (1,75; 3 мм) на выходе из экструдера с более-менее однородно распределенными частицами в матрице полимера.
-3д-печать (тут будут свои заморочки, пока оставим в стороне).

Мне пообещали сделать оснастку, двигатель, обогрев и т.д. Осталось решить вопрос со шнек-цилиндром.

[cs-mb]

Извиняюсь, не полностью сформулировал задачу в заглавном посте: из наполненных композитов в дальнейшем планируем изготавливать образцы на 3D-принтере. Соответственно, цикл мне представляется состоящим из стадий:
-синтез полимера, дробление (гранулирование);
-наполнение в экструдере;
-получение нити (1,75; 3 мм) на выходе из экструдера с более-менее однородно распределенными частицами в матрице полимера.
-3д-печать (тут будут свои заморочки, пока оставим в стороне).

у вас полимеризация в массе?
с учётом предложения Макса:
-синтез
-наполнение и гомогенизация на вальцах
-дробление
-экструдирование нити

если настаиваете на своём варианте, то наполнение совмещается с экструдированием нити

[Kitsum]

-синтез
-наполнение и гомогенизация на вальцах
-дробление
-экструдирование нити

если настаиваете на своём варианте, то наполнение совмещается с экструдированием нити

Т.е. на вальцах термопласты однородно смешать с наполнителем проще, дешевле и эффективнее, чем в экструдере?
А экструдирование нити можно после вальцов и в одношнековом экструдере осуществлять? не будет ли в нем агломерации наполнителя?

Я понимаю, что для хорошего результата надо иметь целую линейку перерабатывающего оборудования, экструдер выглядит решением "всё-в-одном".

[cs-mb]

Т.е. на вальцах термопласты однородно смешать с наполнителем проще, дешевле и эффективнее, чем в экструдере?

вас не учили, что до процесса экструзии, листы делали каландрованием (и до сих пор делают)?
для мизерных количеств, достаточно лабораторных вальцов (которые дешевле).

А экструдирование нити можно после вальцов и в одношнековом экструдере осуществлять? не будет ли в нем агломерации наполнителя?

ознакомьтесь с технологией работы на лабораторных вальцах и многие вопросы отпадут

[Kitsum]

вас не учили, что до процесса экструзии, листы делали каландрованием (и до сих пор делают)?
для мизерных количеств, достаточно лабораторных вальцов (которые дешевле).

Где я писал, что мне нужны листы?

ознакомьтесь с технологией работы на лабораторных вальцах и многие вопросы отпадут

Дело не только в стоимости оборудования. При нагромождении стадий плавления-застывания термопластов будут снижаться физ-мех. свойства. И так продукт минимум 2 раза будет плавиться - в экструдере и в 3д-принтере.

Хорошо, выскажите, если не сложно, собственное видение: заказывать более толстые шнеки (20 мм) и нарабатывать больше материала для одиночной загрузки? брать лабораторные вальцы (нужно посмотреть еще по температурам рабочим у вальцов, во сколько в итоге выйдет)? Или что-то принципиально иное?

[cs-mb]

вас не учили, что до процесса экструзии, листы делали каландрованием (и до сих пор делают)?
для мизерных количеств, достаточно лабораторных вальцов (которые дешевле).

Где я писал, что мне нужны листы?

где я писал что делайте листы?

Дело не только в стоимости оборудования. При нагромождении стадий плавления-застывания термопластов будут снижаться физ-мех. свойства. И так продукт минимум 2 раза будет плавиться - в экструдере и в 3д-принтере.

Хорошо, выскажите, если не сложно, собственное видение: заказывать более толстые шнеки (20 мм) и нарабатывать больше материала для одиночной загрузки? брать лабораторные вальцы (нужно посмотреть еще по температурам рабочим у вальцов, во сколько в итоге выйдет)? Или что-то принципиально иное?

я человек нетерпимый, потому от дальнейшей "дискуссии" воздержусь

[Maks42]

Совместите с синтезом discussion-of-news-f4/29-01-2019-t27617.html