ماشین خمیر لاستیکی چگونه کار می کند؟ راهنمای کامل

دستگاه خمیر لاستیک یکی از حیاتی ترین تجهیزات در هر عملیات ترکیب لاستیک است. با این حال بسیاری از خریداران - و حتی برخی از اپراتورها - به طور کامل نمی‌دانند که در طول یک چرخه معمولی در داخل محفظه اختلاط چه اتفاقی می‌افتد. درک اصل کار فقط علمی نیست. این به طور مستقیم بر نحوه تنظیم پارامترهای فرآیند، انتخاب ظرفیت مناسب دستگاه، و در نهایت به دست آوردن کیفیت ترکیب ثابت دسته‌ای پس از دسته تأثیر می‌گذارد.

در این مقاله، شما را با مکانیسم کامل کار یک دستگاه خمیر کن لاستیکی، از اجزای ساختاری گرفته تا فرآیند اختلاط مرحله‌به‌گام، آشنا می‌کنیم تا بتوانید تصمیم‌گیری بهتری برای خرید و عملیاتی بگیرید.

دستگاه خمیر کن لاستیکی چیست؟

دستگاه خمیر کن لاستیکی - که به آن میکسر داخلی یا خمیر دهنده پراکندگی نیز گفته می شود - یک دستگاه مخلوط کن محفظه بسته است که برای مخلوط کردن لاستیک خام با مواد افزودنی مانند کربن سیاه، گوگرد، شتاب دهنده ها، نرم کننده ها و سایر عوامل ترکیب کننده استفاده می شود. بر خلاف آسیاب باز، تمام اختلاط در داخل یک محفظه مهر و موم شده انجام می شود، که مزایای کلیدی را از نظر مهار گرد و غبار، کنترل حرارت و راندمان اختلاط به خمیر زن می دهد.

این دستگاه به طور گسترده در تولید لاستیک، مهر و موم لاستیکی، ژاکت کابل، زیره کفش و کالاهای لاستیکی صنعتی استفاده می شود. اندازه دسته معمولاً از چند لیتر برای واحدهای در مقیاس آزمایشگاهی تا بیش از 200 لیتر برای ماشین آلات درجه تولید ، با فاکتورهای پر معمولاً بین 0.6 تا 0.75 از حجم کل محفظه تنظیم می شود تا امکان خالی شدن کافی روتور و جابجایی مواد فراهم شود.

اجزای اصلی و عملکرد آنها

قبل از توصیف فرآیند کار، به درک اینکه هر جزء اصلی چه کاری انجام می دهد کمک می کند. خمیر کن چیزی بیش از یک جعبه مهر و موم شده با روتورها است - هر قسمت نقش خاصی را در ارائه برش، گرما و فشرده سازی کنترل شده به ترکیب لاستیکی ایفا می کند.

اتاق اختلاط

محفظه قلب دستگاه است. این یک حفره شکل 8 است که از فولاد آلیاژی با استحکام بالا ساخته شده است، با کانال‌های حفره داخلی برای محیط کنترل دما - آب یا بخار. دیوارهای محفظه باید هم در برابر فشار مکانیکی بالا از روتورها و هم چرخش حرارتی در هزاران دسته مقاومت کنند. ضخامت دیوار و سختی مواد مستقیماً بر طول عمر دستگاه تأثیر می گذارد.

روتورها

دو روتور ضد چرخش عناصر اصلی کار هستند. اعمال می کنند نیروهای فشاری، برشی و کششی به لاستیک هندسه روتور بسته به کاربرد متفاوت است:

• روتورهای 2 بال (دو بال). - رایج ترین نوع؛ برشی همه جانبه خوب و اختلاط پراکنده.
• روتورهای 4 بال - تولید شدت اختلاط بالاتر و پراکندگی سریعتر. برای ترکیبات کربن سیاه یا سیلیسی ترجیح داده می شود.
• روتورهای درهم تنیده - نوک های روتور از نزدیکی یکدیگر عبور می کنند و برش بسیار بالایی ایجاد می کنند. زمانی استفاده می شود که پراکندگی ریز حیاتی است اما می تواند گرمای بیشتری تولید کند.

روتورها are typically operated at slightly different speeds (a friction ratio of roughly 1:1.1 to 1:1.2), which introduces additional shear by preventing the rubber from simply rotating with the faster rotor.

رام بالایی (وزن شناور)

قوچ بالایی یک پیستون با حرکت پنوماتیک یا هیدرولیکی است که پس از بارگذاری بر روی مواد داخل محفظه فرود می آید. این دو عملکرد را انجام می دهد: فضای اختلاط را مهر و موم می کند و فشار رو به پایین اعمال می کند - معمولا 0.5 تا 0.8 مگاپاسکال - برای فشار دادن ترکیب لاستیکی به منطقه عمل روتور. فشار قوچ بالاتر عموماً اختلاط را تسریع می کند، اما افزایش دمای ترکیب را نیز افزایش می دهد.

درب تخلیه

درب تخلیه که در پایین محفظه قرار دارد، یک دروازه قطره‌ای یا چرخشی است که در پایان یک چرخه اختلاط باز می‌شود تا ترکیب نهایی را روی تسمه نقاله یا آسیاب باز در زیر آزاد کند. در ماشین های مدرن، باز شدن درب به صورت پنوماتیک کنترل می شود و برای ایمنی با توالی توقف روتور قفل می شود.

سیستم کنترل دما

مدیریت دما اختیاری نیست - این یک متغیر فرآیند است. آب خنک‌کننده از طریق گذرگاه‌های حفر شده در دیواره‌های محفظه و شفت‌های روتور گردش می‌کند تا گرمای اصطکاکی را استخراج کند. در برخی از ماشین‌ها، بخار در مراحل اولیه بارگیری برای نرم کردن لاستیک خام سفت وارد می‌شود. ترموکوپل‌های کنترل‌شده با PLC دمای ترکیب را به‌طور مداوم کنترل می‌کنند و اختلاط اغلب بر اساس یک نقطه پایانی دمای هدف به جای زمان ثابت خاتمه می‌یابد.

چگونه یک ماشین خمیر لاستیکی کار می کند: گام به گام

چرخه اختلاط یک دستگاه خمیر لاستیک از یک دنباله تعریف شده پیروی می کند. هر مرحله تأثیر قابل اندازه‌گیری بر کیفیت ترکیب دارد و انحراف از توالی صحیح - حتی اندکی - می‌تواند منجر به پراکندگی ضعیف، سوزاندن یا تخریب خواص فیزیکی در محصول نهایی شود.

مرحله 1: پیش گرم کردن محفظه

قبل از بارگذاری، محفظه به دمای پیش گرمای تنظیم شده - معمولاً - می رسد 40 تا 80 درجه سانتی گراد بسته به نوع لاستیک دیوارهای محفظه سرد باعث چسبندگی لاستیک به جای جاری شدن می شوند و اختلاط اولیه ناهموار می شود. پیش گرم کردن همچنین خطر شوک حرارتی روی پوشش محفظه را کاهش می دهد.

مرحله 2: بارگیری لاستیک خام

قوچ فوقانی بلند می شود و لاستیک خام (به شکل دال، گلوله یا خرده) به محفظه باز وارد می شود. اکثر خمیرکن های تولیدی ابتدا لاستیک خام را قبل از هرگونه پودر یا مایع می پذیرند تا از گیر افتادن مواد افزودنی در دیواره محفظه قبل از تماس روتور جلوگیری کنند. برای معمولی دستگاه 75 لیتری، یک دسته لاستیک خام تقریباً 50 تا 60 کیلوگرم وزن دارد. بسته به چگالی ترکیب

مرحله 3: جویدن (نرم شدن)

هنگامی که قوچ پایین آمد و آب بندی شد، روتورها شروع به چرخش می کنند. در 1 تا 3 دقیقه اول، لاستیک تحت جویدن قرار می گیرد - نیروهای برشی بالا بین نوک روتور و دیواره محفظه به طور فیزیکی زنجیره های پلیمری را شکسته، ویسکوزیته را کاهش داده و مواد را انعطاف پذیر می کند. این برای لاستیک طبیعی (NR)، که ویسکوزیته اولیه Mooney بسیار بالایی دارد (اغلب ML 1 4 در 100 درجه سانتیگراد = 60-90) ضروری است. لاستیک های مصنوعی مانند SBR یا EPDM به دلیل ویسکوزیته اولیه کمتر به زمان جویدن کمتری نیاز دارند.

مرحله 4: افزودن پرکننده ها و مواد افزودنی

پس از جویدن، قوچ برای مدت کوتاهی بلند می شود و پرکننده هایی مانند کربن سیاه (معمولاً در 30 تا 80 ساعت بسته به کاربرد )، سیلیس، خاک رس یا گچ معرفی می شوند. نرم کننده های مایع اغلب مدت کوتاهی بعد اضافه می شوند. قوچ دوباره پایین می آید و اختلاط ادامه می یابد. اینجاست که قابلیت اختلاط پراکنده دستگاه بسیار حیاتی می‌شود - برش روتور باید توده‌های پرکننده را بشکند و هر زنجیره پلیمری لاستیکی را با ذرات پرکننده بپوشاند تا توزیع همگن حاصل شود.

کیفیت پراکندگی قابل اندازه گیری است: یک ترکیب کربن سیاه به درستی مخلوط شده باید نشان داده شود هیچ آگلومره بزرگتر از 10 میکرون تحت معاینه میکروسکوپی پراکندگی ضعیف در این مرحله را نمی توان در پایین دست اصلاح کرد.

مرحله 5: افزودن علایم (گذر دوم یا افزودن دیرهنگام)

عوامل ولکانیزاسیون - گوگرد، پراکسیدها و شتاب دهنده ها - معمولاً در پایان چرخه یا در یک مخلوط گذر دوم جداگانه اضافه می شوند. این به این دلیل است که مواد شفابخش در دمای بالاتر از 120 درجه سانتیگراد فعال می شوند و اگر دمای ترکیب در حین اختلاط بیش از حد افزایش یابد، می تواند در داخل خود خمیر گیر زودتر سوخته شود. روش استاندارد این است که وقتی دمای ترکیب کمتر است، مواد درمانی اضافه کنید 105 درجه سانتی گراد و قبل از تجاوز از 120 درجه سانتیگراد تخلیه شود.

مرحله 6: تخلیه

وقتی به دمای هدف یا زمان اختلاط رسید، روتورها متوقف می شوند و درب تخلیه باز می شود. ترکیب مخلوط تحت اثر گرانش و حرکت روتور در یک آسیاب باز یا نوار نقاله پایین دست می ریزد. کل زمان چرخه در هر دسته معمولاً است 4 تا 12 دقیقه بسته به فرمول ترکیب و اندازه دستگاه. سپس درب تخلیه مجددا بسته می شود و دستگاه برای دسته بعدی آماده است.

نقش نیروی برشی در کیفیت اختلاط

کیفیت اختلاط در خمیر لاستیک با دو نوع عمل اختلاط که به طور همزمان کار می کنند تعیین می شود:

• اختلاط پراکنده - تجزیه آگلومراهای پرکننده ها یا افزودنی ها به ذرات کوچکتر. این به تنش برشی بالاتر از مقدار آستانه نیاز دارد و معمولاً در شکاف باریک بین نوک روتور و دیواره محفظه شدیدتر است. 0.5 تا 2 میلی متر .
• اختلاط توزیعی - پخش کردن آن ذرات پراکنده به طور یکنواخت در سراسر توده لاستیک. این بستگی به کل تغییر شکل (کرنش) اعمال شده به ماده دارد و تحت تأثیر زمان اختلاط، سرعت روتور و ضریب پر شدن است.

یک هندسه روتور که به خوبی طراحی شده باشد، هر دو را به طور همزمان به دست می آورد. افزایش سرعت روتور از 20 دور در دقیقه به 40 دور در دقیقه تقریباً سرعت برش را دو برابر می‌کند و می‌تواند زمان اختلاط را 30 تا 40 درصد کاهش دهد، اما همچنین افزایش دمای ترکیب را 15 تا 25 درجه در دقیقه افزایش می‌دهد که باید از طریق سیستم خنک‌کننده مدیریت شود.

Kneader Machine در مقابل Banbury Mixer: تفاوت های کلیدی

خریداران اغلب می پرسند که چگونه یک دستگاه خمیر کن لاستیکی با یک مخلوط کن Banbury متفاوت است. از نظر فنی، Banbury یک نام تجاری خاص از میکسر داخلی است، اما در استفاده عمومی در صنعت، هر دو اصطلاح به فلسفه‌های طراحی متفاوتی اشاره دارد که برای کاربردهای مختلف مناسب است.

برای تولیدکنندگانی که چندین فرمولاسیون ترکیبی کوتاه‌مدت را اجرا می‌کنند - مانند تولیدکنندگان ورق لاستیکی سفارشی یا تولیدکنندگان مهر و موم تخصصی - دستگاه خمیر کن اغلب انتخاب عملی‌تری است. برای کاربردهای تک ترکیبی با حجم بالا مانند تولید آج لاستیک، میکسر داخلی با ظرفیت بالا ممکن است مناسب تر باشد. ما هر دو را ارائه می دهیم دستگاه های خمیر لاستیک و ماشین آلات لاستیک Banbury برای مطابقت با نیازهای مختلف تولید

پارامترهای کلیدی فرآیند که بر اختلاط نتیجه تأثیر می گذارد

درک نحوه عملکرد یک خمیر لاستیکی همچنین به معنای درک این است که کدام متغیرهای فرآیند بیشترین تأثیر را بر کیفیت ترکیب دارند. از تجربه تولید و کاربرد ما، این پنج پارامتر مهم ترین هستند:

1. ضریب پر (0.60-0.75): کم پر کردن راندمان برشی و اختلاط را کاهش می دهد. پر شدن بیش از حد باعث می شود که ترکیب بدون کارکرد صحیح در اطراف روتورها جریان یابد. هر دو منجر به پراکندگی ضعیف می شوند.
2. سرعت روتور (15-60 دور در دقیقه): سرعت های بالاتر شدت برش را افزایش می دهد اما دما را سریعتر افزایش می دهد. اکثر اپراتورها سرعت و ظرفیت خنک کننده را برای ماندن در یک پنجره دمای مورد نظر متعادل می کنند.
3. فشار رم (0.4-0.8 مگاپاسکال): فشار قوچ بالاتر، مواد بیشتری را وارد ناحیه نیپ روتور می‌کند و اختلاط پراکنده را بهبود می‌بخشد. با این حال، فشار بیش از حد بر روی ترکیبات نرم می تواند باعث برش بیش از حد شود.
4. دمای تخلیه (90-120 درجه سانتیگراد): این اغلب به عنوان یک محرک نقطه پایانی فرآیند به جای زمان استفاده می شود. دمای تخلیه ثابت در سرتاسر دسته‌ها یکی از بهترین شاخص‌های کیفیت ترکیب ثابت است.
5. دنباله اضافه: ترتیب معرفی مواد بر پراکندگی نهایی تأثیر می گذارد. ابتدا پلیمرها، سپس پرکننده‌ها، سپس روغن‌ها، و در آخر مواد درمانی، پرکاربردترین توالی برای ترکیبات پخت شده با گوگرد است.

کاربردهای معمول بر اساس صنعت

ماشین‌های خمیر لاستیکی هر جا که نیاز به ترکیب ثابت در بالادست فرآیند شکل‌دهی یا ولکانیزاسیون باشد استفاده می‌شود. صنایع زیر از جمله فعال ترین کاربران هستند:

• قطعات لاستیکی خودرو: مهر و موم ها، واشرها، شیلنگ ها و لرزشگیرها - همه به لاستیک ترکیبی دقیق با سختی، استحکام کششی و مجموعه فشاری ثابت نیاز دارند.
• عایق کابل و سیم: ترکیبات EPDM و سیلیکونی که به عنوان روکش کابل استفاده می شوند، برای دستیابی به خواص عایق الکتریکی ثابت، نیاز به پراکندگی کامل پرکننده دارند.
• زیره کفش: مخلوط‌های EVA و SBR برای زیره‌ها به توزیع یکنواخت نرم‌کننده نیاز دارند تا مقاومت مناسب در برابر خستگی خم شوند.
• ورق لاستیکی صنعتی: محصولاتی مانند تسمه نقاله، کف‌پوش لاستیکی و تشک‌های صنعتی، همگی با ترکیب مخلوط شده با خمیرکن قبل از کالندر کردن یا فشار دادن شروع می‌شوند.
• پردازش لاستیک احیا شده: خمیر کن ها همچنین برای پلاستیک سازی مجدد و همگن کردن لاستیک بازیافت شده قبل از وارد شدن مجدد به فرمولاسیون ترکیبی استفاده می شود.

برای مشتریانی که در تولید ورق لاستیکی صنعتی یا تسمه نقاله کار می کنند، خمیر کن اولین و تاثیرگذارترین دستگاه در خط تولید است - آنچه از آن بیرون می آید مستقیماً خواص محصول نهایی را تعیین می کند. ما طیف کاملی از ماشین آلات اختلاط لاستیک مناسب برای این محیط های تولید، از جمله خمیرکن ها در اندازه های مختلف محفظه برای مطابقت با نیازهای خروجی مختلف.

هنگام ارزیابی ماشین خمیر لاستیکی چه چیزی را باید بررسی کرد

اگر منبع دستگاه خمیر کن لاستیکی هستید، اصل کار به تنهایی برای هدایت تصمیم شما کافی نیست. در اینجا نکات ارزیابی عملی که بیشترین اهمیت را در استفاده واقعی از تولید دارند، آورده شده است:

• مواد محفظه و روتور: به دنبال فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن با سختی سطح بالاتر از HRC 58 باشید.
• طراحی کانال خنک کننده: خنک کاری سوراخ شده در دیوار محفظه موثرتر از طرح های ژاکتی است، به ویژه در سرعت های روتور بالاتر. مشخصات نرخ جریان آب خنک کننده را از تامین کننده بخواهید.
• سیستم درایو: موتورهای درایو فرکانس متغیر (VFD) امکان تنظیم سرعت روتور را در طول چرخه فراهم می‌کنند و پروفیل‌های اختلاط مرحله‌ای را ممکن می‌سازند. درایوهای سرعت ثابت این انعطاف را محدود می کنند.
• سیستم کنترل: کنترل مبتنی بر PLC با تحریک نقطه پایانی دما استاندارد فعلی برای ماشین‌های تولید است. کنترل دستی مبتنی بر زمان فقط برای کاربردهای آزمایشگاهی ساده مناسب است.
• کیفیت مهر و موم گرد و غبار: مهر و موم ضعیف شفت های روتور اجازه می دهد تا کربن سیاه و سایر پودرها فرار کنند و در طول زمان آلودگی محل کار و یاتاقان ها را خراب کنند. مشخصات طراحی مهر و موم و مواد را بررسی کنید.