Valjkasta peć za vulkanizaciju gume: Savjeti za kontrolu temperature

By Mike Chen, direktor proizvodnje | 12+ godina iskustva u proizvodnji gume |LinkedIn

Ključne zaključke

• PID kontrola temperature održava temperaturu peći za stvrdnjavanje unutar ±1-2 °C od zadane vrijednosti, što je ključno za ujednačenu gustoću umrežavanja u svim dijelovima u seriji.
• Valjkaste peći s osmerokutnim bubnjevima postižu bolju ujednačenost temperature od statičnih peći jer kontinuirana rotacija izlaže sve površine dijelova cirkulirajućem vrućem zraku.
• Omron PID kontroler s 4-20 mA SSR izlazom sprječava prekoračenje grijača kontinuiranom modulacijom snage umjesto cikličkog uključivanja i isključivanja grijača.
• Dvostruki sustavi zaštite od pregrijavanja u modernim valjnim pećima za sušenje automatski isključuju grijač ako primarni regulator zakaže, sprječavajući požar i oštećenje proizvoda.

Valjkasta peć za vulkanizaciju gume služi drugačijoj svrsi od preša za primarnu vulkanizaciju. Sekundarna vulkanizacija - koja se naziva i naknadna vulkanizacija - dovršava proces umrežavanja koji započinje u kalupu za kompresiju ili injekcijsko ubrizgavanje. Budući da se fizička svojstva gumenih spojeva nastavljaju razvijati tijekom sekundarne vulkanizacije, dosljedna kontrola temperature u peći za vulkanizaciju izravno utječe na kvalitetu konačnog proizvoda.

Ovaj članak obuhvaća sustave za kontrolu temperature koji se koriste u valjnim pećima za vulkanizaciju gume, praktične savjete za održavanje ravnomjernog zagrijavanja i kako optimizirati procesne parametre za različite gumene smjese i veličine serija.

Zašto kontrola temperature u peći za vulkanizaciju gume utječe na kvalitetu proizvoda

Stvrdnjavanje gume prati odnos vremena i temperature definiran krivuljom stvrdnjavanja smjese. Za svaki porast temperature stvrdnjavanja od 10 °C, brzina reakcije se približno udvostručuje. Varijacija temperature od samo 5 °C unutar serije dijelova može proizvesti mjerljive razlike u vlačnoj čvrstoći, prekidnom istezanju i kompresijskom zaostajanju unutar iste proizvodne serije.

PoASTM D573iISO 188Standardi za toplinsko starenje gume, odnos između temperature i promjene svojstava je predvidljiv kada se temperatura točno kontrolira. Proizvodi očvrsnuti na donjem kraju raspona specifikacija mogu imati nepotpuno umrežavanje, što rezultira nižim modulom i većim stupnjem kompresije. Proizvodi na gornjem kraju mogu se prekomjerno stvrdnjavati, postajući krhki sa smanjenim istezanjem. Valjkasta peć za stvrdnjavanje gume s preciznom kontrolom temperature eliminira ovu varijaciju od serije do serije i od dijela do dijela.

U našem tvorničkom testiranju na više od 200 serija sekundarne vulkanizacije korištenjem valjkaste peći XCJ-K600, primijetili smo da dijelovi očvrsnuti na PID kontroliranoj temperaturi unutar ±1,5 °C od zadane vrijednosti pokazuju 23% manju varijaciju tvrdoće Shore A u usporedbi s dijelovima očvrsnutim u pećnicama s temperaturnim promjenama od ±5 °C.

Sustavi za kontrolu temperature u valjnoj peći za vulkanizaciju gume

Moderne valjkaste peći za vulkanizaciju gume integriraju tri upravljačka sustava koji rade zajedno kako bi održali konzistentne uvjete obrade.

PID regulator s SSR izlazom

Omron PID regulator temperature u valjnim pećima XCJ-K600 i XCJ-K900 koristi proporcionalno-integralno-derivacijski algoritam za kontinuirano izračunavanje potrebne snage grijača. Izlazni signal od 4-20 mA pokreće poluvodički relej (SSR) koji kontinuirano modulira snagu grijača umjesto da ga ciklički uključuje i isključuje. Ovaj način kontinuiranog upravljanja eliminira prekoračenje i podbačaj temperature koji se javlja kod jednostavnih termostata za uključivanje/isključivanje. Rezultat je stabilna temperatura komore s točnošću od ±1-2 °C na zadanim točkama između sobne temperature i 260 °C.

Sustav cirkulacije vrućeg zraka

Visokotemperaturni motor s dugim vratilom koji pokreće turbinu ventilatora proizvodi 3000 CBM/h cirkulacije zraka. Budući da se vrući zrak kontinuirano kreće kroz osmerokutni bubanj i preko gumenih dijelova koji se kotrljaju, površina svakog dijela je izložena istoj toplini. Ova cirkulacija sprječava stvaranje vrućih točaka u blizini grijača i hladnih zona u blizini vrata ili kutova. Izolacija od slanog pamuka od 100 mm održava temperaturu vanjskog zida ispod 35°C tijekom rada na 200°C, smanjujući gubitak topline i poboljšavajući temperaturnu stabilnost.

Osmerokutna rotacija bubnja za ravnomjerno izlaganje toplini

Osmerokutni dizajn bubnja služi dvostrukoj svrsi: rotira gumene dijelove kroz struju vrućeg zraka, a fasetirane unutarnje stijenke stvaraju različite kutove pada koji sprječavaju spajanje dijelova. Nepokretna hrpa dijelova zadržava toplinu u središtu, stvarajući razlike u brzini stvrdnjavanja između vanjskih i unutarnjih dijelova. Rotirajući bubanj eliminira ovo raslojavanje, a motor valjka (0,75 kW) održava konzistentnu brzinu rotacije bez obzira na opterećenje serije.

Savjeti za kontrolu temperature za rad peći za vulkanizaciju gume

1. Postavite PID parametre na temelju mase šarže.Šarža od 50 kg apsorbira više topline tijekom početne faze zagrijavanja nego šarža od 15 kg. Podesite proporcionalni pojas i vrijeme integracije na Omron PID kontroleru kako biste uzeli u obzir razliku u toplinskoj masi. Počnite s zadanim parametrima proizvođača i fino podesite na temelju vremena oporavka temperature nakon opterećenja.
2. Prije punjenja zagrijte valjnu peć na zadanu vrijednost.Ulaganje gumenih dijelova u pećnicu koja nije dostigla toplinsku ravnotežu uzrokuje pad temperature komore ispod zadane vrijednosti. PID regulator će reagirati, ali vrijeme oporavka ovisi o snazi ​​grijača (10,5 kW u XCJ-K600) i masi hladnog opterećenja. Ostavite 15-20 minuta stabilizacije nakon što regulator pokaže da je zadana vrijednost postignuta.
3. Pratite oporavak temperature nakon opterećenja.Najhladniji trenutak u ciklusu sušenja nastupa 3-5 minuta nakon utovara svježe serije. Pad temperature ne smije prelaziti 10°C za XCJ-K600 s opterećenjem od 15-20 kg. Ako pad prelazi 15°C, smanjite veličinu serije ili povećajte vrijeme predgrijavanja.
4. Za dosljednu kontrolu ciklusa koristite funkciju timera.Tajmer od 0 do 99,99 sati s automatskim zaustavljanjem grijača i zvučnim alarmom osigurava da svaka serija dobije isto vrijeme sušenja. Nemojte se oslanjati na ručno mjerenje vremena, jer varijabilnost operatera uvodi nepotrebne varijacije u procesu.
5. PID regulator kalibrirajte jednom godišnje.Pomak temperaturnog senzora tijekom vremena utječe na točnost regulatora. Ulaz Omron regulatora treba provjeriti u odnosu na kalibrirani referentni termoelement barem jednom godišnje. Ponovno kalibrirajte ako se očitanje razlikuje za više od 2°C od reference pri tipičnoj radnoj temperaturi.
6. Tjedno provjeravajte sustav zaštite od pregrijavanja.Dvostruka zaštita od pregrijavanja u valjnim pećima XCJ-K600 i XCJ-K900 uključuje neovisne senzore visoke granice koji isključuju grijač ako primarni regulator zakaže. Testirajte ovaj sustav podizanjem zadane vrijednosti visoke granice iznad radne temperature i potvrdom da se grijač isključuje.

Preporučene temperature peći za vulkanizaciju za uobičajene gumene smjese

Temperature se temelje na općim smjernicama za miješanje. Stvarne parametre treba potvrditi s dobavljačem smjese i provjeriti ispitivanjem mehaničkih svojstava prema ASTM D412 i ASTM D395.

Uobičajeni problemi s kontrolom temperature u pećima za vulkanizaciju gume

Većina problema s regulacijom temperature može se prepoznati redovitim praćenjem zaslona Delta upravljačkog sustava, koji pruža informacije o radnom statusu u stvarnom vremenu.

Odabir prave valjkaste peći za vulkanizaciju gume

Valjkaste peći XCJ-K600 i XCJ-K900 tvrtke Xiamen Xingchangjia nude dva volumena obrade za različite proizvodne skale. XCJ-K600 ima komoru od 600 litara s dimenzijama 1300 mm (Š) x 1600 mm (V) x 1100 mm (D), pogodnu za malu do srednju proizvodnju. XCJ-K900 pruža 900 litara s dimenzijama 1300 mm (Š) x 1600 mm (V) x 1300 mm (D), dizajniranu za operacije sušenja s većim volumenom.

Oba modela dijele isti sustav kontrole temperature jezgre — Omron PID regulator, grijač od 10,5 kW, cirkulacijski ventilator od 3000 CBM/h i dvostruku zaštitu od pregrijavanja. Unutarnja i vanjska konstrukcija od nehrđajućeg čelika 304 s debljinom stijenke od 1,5 mm sprječavaju koroziju tijekom godina rada. Podesivi raspon temperature od sobne temperature do 280 °C pokriva sve uobičajene zahtjeve sekundarne vulkanizacije za NBR, EPDM, FKM, silikonske i HNBR spojeve.

Zaključak: Konzistentna temperatura vulkanizacije znači konzistentnu kvalitetu gume

Kontrola temperature najvažniji je faktor u sekundarnoj vulkanizaciji. Valjkasta peć za vulkanizaciju gume s PID kontrolom, učinkovitom cirkulacijom vrućeg zraka i osmerokutnom rotacijom bubnja osigurava ujednačene uvjete zagrijavanja potrebne za konzistentnu gustoću umrežavanja u svim dijelovima u svakoj seriji. Omron PID kontroleri s SSR izlazom od 4-20 mA, upareni s cirkulacijom zraka od 3000 CBM/h i izolacijom od 100 mm, osiguravaju temperaturnu stabilnost potrebnu za usklađenost s ISO 188 i ASTM D573.

Operateri koji slijede sustavne postupke upravljanja temperaturom - predgrijavanje, praćenje oporavka, provjeru ujednačenosti i održavanje sigurnosnih sustava - postižu manje varijacije u svojstvima vulkanizirane gume i veći prinos proizvodnje.