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 na svim dijelovima u seriji.
• Valjkaste peći s osmougaonim bubnjevima postižu bolju ujednačenost temperature od statičkih peći jer kontinuirana rotacija izlaže sve površine dijelova cirkulirajućem vrućem zraku.
• Omron PID kontroler sa 4-20 mA SSR izlazom sprečava prekoračenje grijača kontinuiranom modulacijom snage umjesto cikličkog uključivanja i isključivanja grijača.
• Dvostruki sistemi zaštite od pregrijavanja u modernim pećima za valjkasto sušenje automatski isključuju grijač ako primarni kontroler otkaže, sprječavajući požar i oštećenje proizvoda.

Valjkasta peć za vulkanizaciju gume služi drugačijoj svrsi od presa za primarnu vulkanizaciju. Sekundarna vulkanizacija - koja se naziva i naknadna vulkanizacija - dovršava proces umrežavanja koji počinje u kalupu za kompresiju ili injekcijsko brizganje. Budući da se fizička svojstva gumenih smjesa nastavljaju razvijati tokom sekundarne vulkanizacije, dosljedna kontrola temperature u peći za vulkanizaciju direktno utiče na kvalitet konačnog proizvoda.

Ovaj članak obuhvata sisteme 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 utiče na kvalitet proizvoda

Stvrdnjavanje gume prati odnos vremena i temperature definisan krivuljom stvrdnjavanja smjese. Za svako povećanje temperature stvrdnjavanja od 10°C, brzina reakcije se približno udvostručuje. Varijacija temperature od samo 5°C unutar serije dijelova može proizvesti mjerljive razlike u zateznoj čvrstoći, izduženju pri prekidu i kompresijskoj deformaciji unutar iste proizvodne serije.

PoASTM D573iISO 188Prema standardima za termičko starenje gume, odnos između temperature i promjene svojstava je predvidljiv kada se temperatura precizno kontroliše. Proizvodi koji se stvrdnjavaju na donjoj granici specifikacijskog raspona mogu imati nepotpuno umrežavanje, što rezultira nižim modulom i većim zaostajanjem pri kompresiji. Proizvodi na gornjoj granici mogu se prekomjerno stvrdnjavati, postajući krhki sa smanjenim izduženjem. Valjkasta peć za stvrdnjavanje gume s preciznom kontrolom temperature eliminira ovu varijaciju od serije do serije i od dijela do dijela.

U našem fabričkom 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 poređenju s dijelovima očvrsnutim u pećima s temperaturnim promjenama od ±5°C.

Sistemi za kontrolu temperature u valjnoj peći za vulkanizaciju gume

Moderne valjkaste peći za vulkanizaciju gume integrišu tri kontrolna sistema koji rade zajedno kako bi održali konzistentne uslove obrade.

PID kontroler sa SSR izlazom

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

Sistem za cirkulaciju toplog zraka

Visokotemperaturni motor s dugim vratilom koji pokreće turbinu ventilatora proizvodi 3000 kubičnih metara zraka na sat cirkulacije zraka. Budući da se vrući zrak kontinuirano kreće kroz osmougaoni bubanj i preko gumenih dijelova koji se kotrljaju, površina svakog dijela je izložena istoj toplini. Ova cirkulacija sprječava stvaranje vrućih tačaka u blizini grijača i hladnih zona u blizini vrata ili uglova. Izolacija od slanog pamuka debljine 100 mm održava temperaturu vanjskog zida ispod 35°C tokom 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 fasetirani unutrašnji zidovi stvaraju različite uglove pada koji sprječavaju spajanje dijelova. Stacionarna hrpa dijelova zadržava toplinu u središtu, stvarajući razlike u brzini stvrdnjavanja između vanjskih i unutrašnjih 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 osnovu mase šarže.Šarža od 50 kg apsorbira više topline tokom početne faze zagrijavanja nego šarža od 15 kg. Podesite proporcionalni opseg i vrijeme integracije na Omron PID kontroleru kako biste uzeli u obzir razliku u termalnoj masi. Počnite sa zadanim parametrima proizvođača i fino podesite na osnovu vremena oporavka temperature nakon opterećenja.
2. Zagrijte valjnu peć na zadanu temperaturu prije stavljanja u peć.Ubacivanje gumenih dijelova u peć koja nije dostigla termičku ravnotežu uzrokuje pad temperature komore ispod zadane vrijednosti. PID kontroler će reagovati, ali vrijeme oporavka zavisi od snage grijača (10,5 kW u XCJ-K600) i mase hladnog opterećenja. Omogućite 15-20 minuta stabilizacije nakon što kontroler pokaže da je zadana vrijednost dostignuta.
3. Pratite oporavak temperature nakon opterećenja.Najhladniji trenutak u ciklusu sušenja nastupa 3-5 minuta nakon utovara svježe serije. Pad temperature ne bi trebao biti veći od 10°C za XCJ-K600 s opterećenjem od 15-20 kg. Ako pad prelazi 15°C, smanjite veličinu serije ili povećajte vrijeme predgrijavanja.
4. Koristite funkciju tajmera za dosljednu kontrolu ciklusa.Tajmer od 0-99,99 sati s automatskim zaustavljanjem grijača i zvučnim alarmom osigurava da svaka serija dobije isto vrijeme sušenja. Ne oslanjajte se na ručno mjerenje vremena, jer varijabilnost operatera uvodi nepotrebne varijacije u procesu.
5. Kalibrirajte PID kontroler jednom godišnje.Pomak temperaturnog senzora tokom vremena utiče na tačnost kontrolera. Ulaz Omron kontrolera treba provjeriti u odnosu na kalibrirani referentni termoelement najmanje jednom godišnje. Ponovo kalibrirajte ako se očitanje razlikuje za više od 2°C od reference na tipičnoj radnoj temperaturi.
6. Sedmično provjeravajte sistem zaštite od pregrijavanja.Dvostruka zaštita od pregrijavanja u valjkastim pećima XCJ-K600 i XCJ-K900 uključuje nezavisne senzore visoke granice koji isključuju grijač ako primarni kontroler otkaže. Testirajte ovaj sistem 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 zasnivaju na općim smjernicama za miješanje. Stvarne parametre treba potvrditi s dobavljačem mješavine i provjeriti ispitivanjem mehaničkih svojstava prema ASTM D412 i ASTM D395.

Uobičajeni problemi s kontrolom temperature u pećima za vulkanizaciju gume

Većina problema s kontrolom temperature može se identificirati redovnim praćenjem prikaza Delta kontrolnog sistema, koji pruža informacije o radnom statusu u stvarnom vremenu.

Odabir prave valjkaste peći za vulkanizaciju gume

Valjkaste peći XCJ-K600 i XCJ-K900 kompanije Xiamen Xingchangjia nude dva kapaciteta obrade za različite proizvodne razmjere. XCJ-K600 ima komoru od 600 litara dimenzija 1300 mm (Š) x 1600 mm (V) x 1100 mm (D), pogodnu za malu do srednju proizvodnju. XCJ-K900 pruža komoru od 900 litara dimenzija 1300 mm (Š) x 1600 mm (V) x 1300 mm (D), dizajniranu za operacije sušenja većih zapremina.

Oba modela dijele isti sistem za kontrolu temperature jezgra — Omron PID kontroler, grijač od 10,5 kW, cirkulacioni ventilator od 3000 CBM/h i dvostruku zaštitu od pregrijavanja. Unutrašnja i vanjska konstrukcija od nehrđajućeg čelika 304 s debljinom stijenke od 1,5 mm sprječava koroziju tokom godina rada. Podesivi temperaturni raspon 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 konzistentan kvalitet gume

Kontrola temperature je najvažniji faktor u sekundarnoj vulkanizaciji. Valjkasta peć za vulkanizaciju gume sa PID kontrolom, efikasnom cirkulacijom vrućeg zraka i osmougaonom rotacijom bubnja obezbjeđuje ujednačene uslove zagrijavanja potrebne za konzistentnu gustinu umrežavanja u svim dijelovima u svakoj seriji. Omron PID kontroleri sa SSR izlazom od 4-20 mA, upareni sa cirkulacijom zraka od 3000 CBM/h i izolacijom od 100 mm, obezbjeđuju temperaturnu stabilnost potrebnu za usklađenost sa ISO 188 i ASTM D573 standardima.

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