Görgős kemence gumi kikeményítéséhez: Hőmérséklet-szabályozási tippek

By Mike Chen, Termelési igazgató | Több mint 12 év gumigyártásban |LinkedIn

Főbb tanulságok

• A PID hőmérséklet-szabályozás a páckemence hőmérsékletét a beállított értékhez képest ±1-2°C-on belül tartja, ami kritikus fontosságú az egyenletes térhálósodási sűrűség szempontjából a tétel összes alkatrészében.
• A nyolcszögletű dobbal ellátott görgős kemencék jobb hőmérséklet-egyenletességet érnek el, mint a statikus kemencék, mivel a folyamatos forgás minden alkatrészfelületet kitesz a keringő forró levegőnek.
• Az Omron PID szabályozó 4-20 mA-es SSR kimenettel megakadályozza a fűtőberendezés túlterhelését azáltal, hogy folyamatosan modulálja a teljesítményt a fűtőberendezés ki- és bekapcsolása helyett.
• A modern hengerelt kemencékben található kettős túlmelegedés elleni védelmi rendszerek automatikusan leállítják a fűtőtestet, ha az elsődleges vezérlő meghibásodik, megakadályozva ezzel a tüzet és a termék károsodását.

A gumi kikeményítéséhez használt hengeres kemence más célt szolgál, mint az elsődleges vulkanizáló prések. A másodlagos vulkanizálás – más néven utókeményítés – befejezi a térhálósodási folyamatot, amely a prés- vagy fröccsöntő formában kezdődik. Mivel a gumikeverékek fizikai tulajdonságai a másodlagos vulkanizálás során folyamatosan fejlődnek, a kikeményítő kemencében a hőmérséklet állandó szabályozása közvetlenül befolyásolja a végtermék minőségét.

Ez a cikk a gumi kikeményítéséhez használt hengerkemencékben használt hőmérsékletszabályozó rendszereket, az egyenletes fűtés fenntartására vonatkozó gyakorlati tippeket, valamint a különböző gumikeverékek és tételméretek folyamatparamétereinek optimalizálását tárgyalja.

Miért befolyásolja a gumiszárító kemencében a hőmérséklet-szabályozás a termék minőségét?

A gumi kikeményedése az idő-hőmérséklet összefüggést követi, amelyet a vegyület kikeményedési görbéje határoz meg. A kikeményedési hőmérséklet minden 10°C-os növekedésével a reakciósebesség körülbelül megduplázódik. Már 5°C-os hőmérséklet-változás egy alkatrészsorozaton belül mérhető különbségeket okozhat a szakítószilárdságban, a szakadási nyúlásban és a nyomófeszültségben ugyanazon gyártási sorozaton belül.

PerASTM D573ésISO 188A gumi hőöregedésére vonatkozó szabványok szerint a hőmérséklet és a tulajdonságváltozás közötti kapcsolat kiszámítható, ha a hőmérsékletet pontosan szabályozzák. A specifikációs tartomány alsó határán kikeményített termékeknél előfordulhat hiányos térhálósodás, ami alacsonyabb modulust és nagyobb nyomódeformációt eredményez. A magasabb határon lévő termékek túlzott kikeményedésen eshetnek át, rideggé válhatnak, csökkent nyúlással. A gumi kikeményítéséhez használt hengeres kemence, amely precíz hőmérséklet-szabályozással rendelkezik, kiküszöböli ezt a tételenkénti és alkatrészenkénti eltérést.

Az XCJ-K600 görgős kemencében végzett több mint 200 másodlagos vulkanizálási tételen végzett gyári tesztelésünk során azt tapasztaltuk, hogy a PID-szabályozott, a beállított értékhez képest ±1,5 °C-on belüli hőmérsékleten kezelt alkatrészek Shore A keménységében 23%-kal kisebb eltérést mutattak, mint a ±5 °C-os hőmérséklet-ingadozású kemencékben kezelt alkatrészek.

Hőmérséklet-szabályozó rendszerek gumi kikeményítéséhez hengerlő kemencében

A modern gumikeményítő hengerkemencék három vezérlőrendszert integrálnak, amelyek együttesen biztosítják az állandó feldolgozási feltételeket.

PID szabályozó SSR kimenettel

Az XCJ-K600 és XCJ-K900 görgős kemencékben található Omron PID hőmérséklet-szabályozó proporcionális-integrál-deriváló algoritmust használ a szükséges fűtőteljesítmény folyamatos kiszámításához. A 4-20 mA-es kimeneti jel egy szilárdtest relét (SSR) hajt meg, amely folyamatosan modulálja a fűtőteljesítményt a fűtőberendezés ki- és bekapcsolása helyett. Ez a folyamatos szabályozási mód kiküszöböli a hőmérséklet-túllépést és -alacsonyabb emelkedést, amely az egyszerű be-ki termosztátoknál előfordul. Az eredmény egy stabil kamrahőmérséklet ±1-2°C pontossággal a szobahőmérséklet és 260°C közötti beállított értékeken.

Meleg levegő keringtető rendszer

A turbinaventilátort hajtó magas hőmérsékletű hosszútengelyes motor 3000 CBM/h légkeringetést biztosít. Mivel a forró levegő folyamatosan áramlik a nyolcszögletű dobon és a forgó gumi alkatrészeken keresztül, minden alkatrész felülete azonos hőterhelést kap. Ez a keringtetés megakadályozza a forró pontok kialakulását a fűtőtestek közelében, valamint a hideg zónák kialakulását az ajtó vagy a sarkok közelében. A 100 mm-es sópamut szigetelés a külső fal hőmérsékletét 35°C alatt tartja 200°C-os üzem közben, csökkentve a hőveszteséget és javítva a hőmérsékletstabilitást.

Nyolcszögletű dobforgás az egyenletes hőterhelés érdekében

A nyolcszögletű dob kialakítása kettős célt szolgál: a forró levegőáramban forgatja a gumi alkatrészeket, a csiszolt belső falak pedig változó esési szögeket hoznak létre, amelyek megakadályozzák az alkatrészek egymásba illeszkedését. Az alkatrészek álló halma a középpontban tartja a hőt, ami a külső és a belső alkatrészek között különbséget okoz a kikeményedési sebességben. A forgó dob kiküszöböli ezt a rétegződést, a görgős motor (0,75 kW) pedig a köteg terhelésétől függetlenül állandó forgási sebességet tart fenn.

Hőmérséklet-szabályozási tippek a gumi kikeményítő sütő működéséhez

1. A PID paraméterek beállítása a köteg tömege alapján.Egy 50 kg-os tétel több hőt nyel el a kezdeti bemelegedési fázisban, mint egy 15 kg-os tétel. Állítsa be az Omron PID-szabályozó proporcionális sávját és integrálási idejét a hőtömeg-különbség figyelembevételével. Kezdje a gyártó alapértelmezett paramétereivel, és finomhangolja a terhelés utáni hőmérséklet-helyreállási idő alapján.
2. Melegítse elő a hengerkemencét a beállított hőmérsékletre betöltés előtt.Ha gumi alkatrészeket helyezünk olyan kemencébe, amely még nem érte el a termikus egyensúlyt, a kamra hőmérséklete a beállított érték alá csökken. A PID-szabályozó reagál, de a helyreállási idő a fűtőteljesítménytől (10,5 kW az XCJ-K600-ban) és a hideg terhelés tömegétől függ. Miután a szabályozó jelzi a beállított érték elérését, hagyjunk 15-20 percet a stabilizációra.
3. A hőmérséklet-visszanyerés monitorozása a betöltés után.A kikeményedési ciklus leghidegebb pontja egy friss adag betöltése után 3-5 perccel következik be. A hőmérséklet-csökkenés nem haladhatja meg a 10°C-ot az XCJ-K600 esetében 15-20 kg-os terhelés esetén. Ha a hőmérséklet-csökkenés meghaladja a 15°C-ot, csökkentse az adag méretét, vagy növelje az előmelegítési időt.
4. Használja az időzítő funkciót a ciklusok következetes vezérléséhez.A 0-99,99 órás időzítő automatikus fűtőleállítással és hangjelzéssel biztosítja, hogy minden egyes tétel azonos kikeményedési időt kapjon. Ne hagyatkozzon a manuális időzítésre, mivel a kezelői változékonyság szükségtelen folyamatvariációkat eredményez.
5. Évente kalibrálja a PID-szabályozót.A hőmérséklet-érzékelő időbeli eltolódása befolyásolja a szabályozó pontosságát. Az Omron szabályozó bemenetét legalább évente egyszer kalibrált referencia-hőelemmel kell ellenőrizni. Kalibrálja újra, ha a leolvasott érték a tipikus üzemi hőmérsékleten 2°C-nál nagyobb mértékben eltér a referenciától.
6. Hetente ellenőrizze a túlmelegedés elleni védelmi rendszert.Az XCJ-K600 és XCJ-K900 görgős sütők kettős túlmelegedés elleni védelme független felső határérték-érzékelőket tartalmaz, amelyek leállítják a fűtőberendezést, ha az elsődleges vezérlő meghibásodik. A rendszer tesztelésére a felső határértéket az üzemi hőmérséklet fölé kell emelni, és meg kell győződni arról, hogy a fűtőberendezés lekapcsol.

Ajánlott kikeményítő kemence hőmérsékletek a szokásos gumikeverékekhez

A hőmérsékletek az általános keverési irányelveken alapulnak. A tényleges paramétereket a keverék szállítójával kell egyeztetni, és az ASTM D412 és ASTM D395 szabványok szerinti mechanikai tulajdonságvizsgálattal kell ellenőrizni.

Gyakori hőmérséklet-szabályozási problémák a gumikeményítő kemencékben

A legtöbb hőmérséklet-szabályozási probléma azonosítható a Delta vezérlőrendszer kijelzőjének rendszeres figyelésével, amely valós idejű üzemállapot-információkat nyújt.

A megfelelő hengerlő kemence kiválasztása gumi kikeményítéséhez

A Xiamen Xingchangjia XCJ-K600 és XCJ-K900 görgős kemencéi kétféle feldolgozási térfogatot kínálnak a különböző termelési méretekhez. Az XCJ-K600 egy 600 literes kamrával rendelkezik, amelynek méretei 1300 mm (Sz) x 1600 mm (M) x 1100 mm (M), így kis és közepes termeléshez alkalmas. Az XCJ-K900 900 literes kamrát kínál 1300 mm (Sz) x 1600 mm (M) x 1300 mm (M) méretben, amelyet nagyobb volumenű érlelési műveletekhez terveztek.

Mindkét modell ugyanazzal a maghőmérséklet-szabályozó rendszerrel rendelkezik — Omron PID szabályozóval, 10,5 kW-os fűtőberendezéssel, 3000 CBM/h keringtető ventilátorral és dupla túlmelegedés elleni védelemmel. A 304-es rozsdamentes acél belső és külső szerkezet 1,5 mm-es falvastagsággal megakadályozza a korróziót az évek során. A szobahőmérséklettől 280°C-ig állítható hőmérséklet-tartomány lefedi az NBR, EPDM, FKM, szilikon és HNBR vegyületek összes szokásos másodlagos vulkanizálási követelményét.

Következtetés: Az állandó kikeményedési hőmérséklet állandó gumiminőséget jelent

A hőmérséklet-szabályozás a legfontosabb tényező a másodlagos vulkanizálás során. A PID-szabályozással, hatékony forró levegő keringtetéssel és nyolcszögletű dobforgatással ellátott, gumi kikeményítésére szolgáló görgős kemence biztosítja az egységes fűtési feltételeket, amelyek szükségesek az állandó térhálósodási sűrűséghez minden egyes tételben. Az Omron PID-szabályozók 4-20 mA-es SSR kimenettel, 3000 CBM/h légkeringtetéssel és 100 mm-es szigeteléssel párosítva biztosítják az ISO 188 és ASTM D573 szabványoknak való megfeleléshez szükséges hőmérséklet-stabilitást.

Azok a kezelők, akik szisztematikus hőmérséklet-szabályozási eljárásokat követnek – előmelegítés, visszanyerés ellenőrzése, egyenletesség ellenőrzése és biztonsági rendszerek karbantartása –, a kikeményedett gumi tulajdonságainak kisebb mértékű eltérését és magasabb termelési hozamot érnek el.