چگونه یک ماشین خمیر لاستیکی روغن ها و روان کننده ها را در ترکیب ترکیب می کند

در دنیای فرآوری پلیمر، دستیابی به ترکیب لاستیکی همگن و باکیفیت هم علم و هم هنر است. محور اصلی این فرآیند، ترکیب استراتژیک افزودنی‌ها - به ویژه روغن‌ها و نرم‌کننده‌ها - است که کارایی، انعطاف‌پذیری، دوام و هزینه ترکیب را به‌طور چشمگیری تغییر می‌دهند. در قلب این مرحله مهم اختلاط اغلب یک ماشین قوی و تخصصی قرار دارد: خمیر لاستیک ، همچنین به عنوان مخلوط کن داخلی یا میکسر Banbury® شناخته می شود.

شناخت اجزای کلیدی: روغن ها و روان کننده ها

قبل از پرداختن به ماشین، ضروری است که بفهمید چه چیزی در آن گنجانده شده است.

• روغن های فرآیندی (بر پایه نفت، گیاهی): در درجه اول برای نرم کردن پلیمر پایه، کاهش ویسکوزیته برای پردازش آسان تر، افزایش حجم (کاهش هزینه) و کمک به پراکندگی پرکننده هایی مانند کربن سیاه یا سیلیس استفاده می شود.
• روان کننده ها (فتالات ها، آدیپات ها و غیره): از نظر عملکرد مشابه روغن ها است اما اغلب به طور خاص برای بهبود انعطاف پذیری در دمای پایین، افزایش خواص الاستیک خاص یا کاهش دمای انتقال شیشه ای (Tg) انتخاب می شود.

هر دو معمولاً مایعاتی با ویسکوزیته پایین هستند که باید از یک فاز ماکروسکوپیک و مجزا به یک ترکیب پراکنده میکروسکوپی و صمیمی با پلیمرهای لاستیک جامد و پرکننده های پودری تبدیل شوند.

آناتومی خمیر کن لاستیکی

خمیر لاستیکی یک محفظه اختلاط بسته و با برش بالا است. اجزای اصلی آن مربوط به ترکیب مایعات عبارتند از:

1. اتاق اختلاط: محفظه ای ناهموار و روکش دار که می تواند گرم یا سرد شود.
2. تیغه های روتور: دو روتور ضد چرخش و بدون در هم آمیختگی با طرح های پیچیده بال مانند. اینها قلب دستگاه هستند و جریان برشی و کششی لازم را ایجاد می کنند.
3. وزن قوچ یا شناور: یک پیستون هیدرولیکی که محفظه را از بالا آب بندی می کند و فشار (معمولاً 3-7 بار) به دسته اعمال می کند.
4. Drop Door: در پایین محفظه برای تخلیه ترکیب مخلوط قرار دارد.

فرآیند ادغام گام به گام

ترکیب روغن ها و نرم کننده ها یک مرحله ریختن ساده نیست. این یک دنباله با دقت سازماندهی شده از رویدادهای مکانیکی و حرارتی است.

فاز 1: جویدن و درگیری با پلیمر

چرخه با افزودن لاستیک پایه (طبیعی یا مصنوعی) آغاز می شود. روتورها که با سرعت های دیفرانسیل می چرخند، عدل های لاستیکی را می گیرند، پاره می کنند و تغییر شکل می دهند. این جویدن زنجیره های پلیمری را به طور موقت از بین می برد و وزن مولکولی را کاهش می دهد و دمای لاستیک را از طریق اصطکاک داخلی (تولید گرمای چسبناک) افزایش می دهد. این گرم شدن بسیار مهم است، زیرا ویسکوزیته لاستیک را کاهش می دهد و باعث می شود که پذیرای بیشتری برای پذیرش مواد افزودنی باشد.

فاز 2: افزودن استراتژیک مایعات

زمان بندی همه چیز است. افزودن حجم زیادی از روغن در همان ابتدا می تواند مضر باشد. بهترین روش استاندارد این است:

• اضافه شدن تقسیم: بخشی (اغلب 1/3 تا 1/2) از کل مایع اضافه می شود بعد از جویدن لاستیک اما قبل از پرکننده های اصلی (کربن سیاه/سیلیکا) . این "روغن پایه" لاستیک را بیشتر نرم می کند و یک توده چسبنده و چسبنده ایجاد می کند که به طور موثرتری پرکننده های پودری را خیس کرده و ترکیب می کند.
• خطر "لغزش": اضافه کردن روغن خیلی زود یا بیش از حد قبل از اینکه پرکننده ها باعث "لغزش" شود - شرایطی که در آن اثر روان کنندگی روغن از انتقال تنش برشی کافی به لاستیک جلوگیری می کند. این ترکیب به جای بریدن بر روی روتورها می لغزد و منجر به پراکندگی ضعیف و طولانی شدن زمان اختلاط می شود.

فاز 3: ادغام پرکننده و نقش بحرانی برش

اکنون پرکننده های پودری اضافه می شوند. طراحی روتورها یک الگوی جریان پیچیده در داخل محفظه ایجاد می کند:

• عمل برش: ترکیب لاستیکی بر روی فاصله باریک بین نوک روتور و دیواره محفظه فشار داده می شود و آن را در معرض شدید قرار می دهد. تنش برشی . این ترکیب را لایه به لایه لکه دار می کند.
• تا کردن و تقسیم (خمیر کردن): بال‌های روتور نیز ترکیب را از یک سر محفظه به انتهای دیگر فشار می‌دهند و دائماً آن را روی خود تا می‌کنند - عمل "ورز دادن" واقعی.

در این محیط با برش بالا، روغنی که قبلاً اضافه شده بود، اکنون توسط ترکیب گرم شده است، به عنوان یک عمل می کند وسیله حمل و نقل . این به لاستیک کمک می کند تا توده های پرکننده فردی را محصور کند. سپس نیروهای برشی این آگلومراها را می شکنند و ذرات پرکننده را توزیع می کنند و آنها را با لایه نازکی از ماتریس روغن-لاستیک می پوشانند.

فاز 4: افزودن و پراکندگی نهایی روغن

روغن یا نرم کننده باقی مانده اغلب اضافه می شود پس از اینکه پرکننده ها بیشتر گنجانده شدند . در این مرحله، دمای ترکیب بالا است (اغلب 120-160 درجه سانتیگراد)، و مخلوط یک جرم منسجم است. اضافه کردن مایع در حال حاضر کنترل بیشتری دارد.

• فشار قوچ تضمین می کند که مایع به اجبار وارد بچ می شود و به سادگی روی دیواره های محفظه اسپری نمی شود.
• ادامه عمل ورز دادن پمپ های مکانیکی مایع وارد منافذ میکروسکوپی و شکاف های درون ترکیب می شود. مایعات از طریق دو مکانیسم اصلی به داخل ترکیب مهاجرت می کنند:
  1. عمل مویرگی: به فضاهای کوچک بین زنجیره های پلیمری و خوشه های پرکننده کشیده شده است.
  2. انتشار ناشی از برشی: اختلاط ماکروسکوپی توسط روتورها سطوح همیشه جدید ایجاد می کند، ترکیب خشک را در معرض مایع قرار می دهد و در سطح میکروسکوپی اختلاط را مجبور می کند.

فاز 5: همگن سازی نهایی و کنترل دما

دقایق پایانی چرخه مخلوط برای همگن سازی است. فشار قوچ درگیری کامل محفظه را تضمین می کند، در حالی که تا شدن و برش مداوم هرگونه گرادیان غلظت محلی روغن را از بین می برد. در طول کل فرآیند، اتاقک ژاکت دار مایع خنک کننده را برای مدیریت گرمای گرمازا اختلاط به گردش در می آورد. کنترل دقیق دما حیاتی است. خیلی داغ است و لاستیک ممکن است بسوزد (ولکانیزاسیون زودرس). خیلی سرد است و کاهش ویسکوزیته لازم برای پراکندگی خوب حاصل نخواهد شد.

چرا یک Kneader در این کار اکسل می کند؟

طراحی میکسر داخلی به طور منحصر به فردی برای این کار چالش برانگیز مناسب است:

• شدت بالا: این انرژی برشی و تغییر شکل عظیم را در مدت زمان کوتاهی ارائه می دهد و به طور موثر آگلومراها را تجزیه می کند.
• محیط حاوی: محفظه مهر و موم شده تحت فشار قوچ از از بین رفتن اجزای فرار جلوگیری می کند، آلودگی را کنترل می کند و امکان اختلاط در دمای بالا را به صورت ایمن می دهد.
• کارایی: این می تواند دسته های بزرگ (از لیتر تا صدها کیلوگرم) را با انرژی و زمان بسیار کمتری نسبت به آسیاب های باز برای کیفیتی معادل اداره کند.

ملاحظات عملی برای ادغام بهینه

اپراتورها و ترکیب کننده ها باید چندین عامل را متعادل کنند:

• سفارش اضافه: همانطور که اشاره شد، اضافه کردن تقسیم استاندارد برای تعادل بهینه بین کیفیت پراکندگی و زمان اختلاط است.
• سرعت روتور و فشار رام: سرعت های بالاتر برش و دما را سریعتر افزایش می دهد. فشار بهینه، تماس خوب را بدون بارگذاری بیش از حد موتور تضمین می کند.
• ویسکوزیته و شیمی روغن: روغن های سبک تر سریعتر ترکیب می شوند اما ممکن است فرارتر باشند. سازگاری (پارامتر حلالیت) نرم کننده با پلیمر پایه اساسی است.
• اندازه دسته (فاکتور پر کردن): محفظه باید به درستی بارگیری شود (معمولاً 65-75٪ پر). پر شدن کم باعث برش ناکافی می شود. پر شدن بیش از حد از تا شدن مناسب جلوگیری می کند و منجر به اختلاط ناهموار می شود.

نتیجه گیری

ترکیب روغن ها و نرم کننده ها توسط الف خمیر لاستیک machine یک فرآیند پویا و ترمومکانیکی بسیار فراتر از هم زدن ساده است. این یک دنباله دقیقا مهندسی شده است جویدن, timed addition, shear-driven dispersion, and thermal management. روتورهای قدرتمند و محفظه مهر و موم شده دستگاه برای غلبه بر چالش عظیم ترکیب مایعات با ویسکوزیته پایین به یک ماتریس لاستیکی با ویسکوزیته بالا و غیر نیوتنی هماهنگ کار می کنند. با درک فیزیک برش، اهمیت توالی افزودن و نقش حیاتی دما، ترکیب‌کننده‌ها می‌توانند از قابلیت‌های خمیر کن برای تولید ترکیبات لاستیکی سازگار و با کارایی بالا استفاده کنند که در آن هر قطره روغن و نرم‌کننده به طور موثر و یکنواخت مهار می‌شود تا نیازهای دقیق محصول نهایی را برآورده کند. این درک عمیق کارایی، کیفیت و نوآوری را در دنیای وسیع تولید لاستیک تضمین می کند.